Электроды самые хорошие: Какие электроды лучше – подсказки и рейтинг

Какие электроды лучше использовать для инверторной сварки?

Все сварщики знают, что такое электрод и как производить сварочные работы, но какие электроды лучше использовать для инверторной сварки в быту знают немногие. Бытовое использование предполагает выбор подходящего электрода под марку стали и этот подбор должен быть точным!

Что такое сварочный инвертор?

На смену старым трансформаторным сварочным аппаратам пришли небольшие и мобильные сварочные инверторы. Сейчас совсем необязательно, что для сварки ответственных конструкций используются сварочные аппараты больших размеров. Тем более иногда применение громоздких аппаратов невозможно из-за сварки в недоступных или плохо доступных местах. Теперь качественно и оперативно можно сваривать и совсем маленьким сварочным аппаратом, например, IR 200 от бренда Fubag и этим в наши дни уже никого не удивишь.

Сварочные аппараты нужны как основной источник питания при ручной дуговой сварке методом плавления электрода. Стабильные показатели сварочного тока для прочного соединения металла в месте сварки – это основное условие, предъявляемое к инвертору для получения отличного шва. Еще одним требованием можно считать правильно подобранный допустимый для этого металла сварочный электрод. И от того насколько правильно выбран вид электродов зависит положительный результат сварочных работ.

Какими электродами лучше варить инвертором?

Инверторная сварка подразумевает под собой применение для сварки плавящегося электрода по ГОСТ 9467-75.  Все электроды можно поделить на:

• • Электроды для сварки углеродистых и низколегированных сталей.

• • Электроды для сварки серого, высокопрочного и ковкого чугуна.

• • Электроды для наплавки.

• • Электроды для сварки высоколегированных сталей.

• • Электроды для сварки и наплавки цветных металлов и сплавов.

Каждый электрод из этих в своем составе имеет отдельный тип проволоки и покрытия по ГОСТ 9466-75. На поверхность проволоки наносится опрессовкой тонкий слой обмазки и после сложного производственного процесса на выходе получается готовый сварочный электрод.

Чтобы определить какие электроды лучше использовать для инверторной сварки именно в вашем случае нужно учесть ряд рекомендаций:

• • Разделяют сварку ответственных конструкций и обычных. Опытные сварщики предлагают при сварке ответственных конструкций выбрать УОНИ, а при сварке обычных – АНО или МР-3.

• • УОНИ – используют в работе опытные работники, так как совершать работы такими сварочными электродами сложнее, чем обычными. Необходим опыт в сварочных работах при выборе этой марки.

• Остановимся на основных видах и разновидностях сварочных электродах, рассмотренных выше подробно:

• • УОНИ-13/55 – применятся опытными специалистами, гарантируют более качественный шов даже при пониженных температурах зимой.

• • МР-3С синие электроды применяют для получения качественного шва при постоянном и переменном токе обратной полярности.

• • МР-3 – электроды с рутиловым покрытием используются для сварки даже при ржавой и загрязненной поверхности. Имеют ряд выгод от использования – стабильное горение дуги, лучшая производительность, отличное отделение шлака после сварки.

• • АНО-36 – самые популярные сварочные электроды рутил-целлюлозным покрытием. Эти электроды можно не прокаливать перед сваркой*, их легко зажигать и производить сварку.

  Рекомендуем выбрать такие электроды если Вы новичок и не имеете достаточного опыта в проведении сварочных работ.

• • ОЗС-12 — самая широко используемые сварочные электроды. Часто берут при домашнем использовании. Позволяет выполнить сварку на низких токах.

Для каких материалов какие электроды выбрать?

Каждый сварщик должен знать, что для каждого материала нужно подобрать свой электрод. Наши специалисты рекомендуют при сварке инвертором использовать:

• • Высоколегированная и нержавеющая сталь (нержавейка) – ОЗЛ-8, ЦЛ-11, НЖ-13, ОЗЛ-6 по ГОСТ 9466-75 и ТУ. Эти марки самые востребованные и популярные.

• • Используйте электроды для углеродистых и низкоуглеродистых сталей – ОЗС 12, АНО — 21, МР-3, МР-3С по ГОСТ 9466-75 и ТУ.

• • Для низколегированных — УОНИ 13/45, УОНИ 13/55, УОНИ 13/65.

• • Сварка чугуна электродом в домашних условиях инвертором можно выполнить электродом ЦЧ 4В (на основе сварочной проволоке СВ-08А), МНЧ-2 (на основе никелевой проволоки).

При выборе любого сварочного электрода производства ООО Ватра вы застрахованы от неудач. Наши сварочные электроды изготовлены на самом передовом оборудовании и отвечают всем требованиям предъявляемом к сварочному процессу и шву.

Проводить все сварочные работы мы рекомендуем только качественными сварочными аппаратами — это застрахует вас от ошибок и значительно упростит работу. Качественное сварочное оборудование прослужит дольше недорогих китайских аналогов.

Мы предлагаем на рынке сварочное оборудование FUBAG – немецкий бренд – зарекомендовавший себя как качественный продукт за разумные деньги. Оборудование Fubag будет радовать Вас долгие годы.

Выбирайте профессиональные электроды и качественное сварочное оборудование Fubag у нас в компании!

Лучшие электроды для инверторной сварки

При покупке сварочного инвертора сразу возникает вопрос какие электроды для него выбрать, а лучше чтоб они были самые лучшие. Для этого я пишу для тех кто находится в поиске таких электродов. И так для начала давайте определимся для каких целей мы будем использовать наш инвертор.

Например я использую в быту и не варю не чугун не нержавейку, а так же не свариваю разнородные стали. Если для быта я бы посоветовал выбрать электроды диаметров четыре три и два миллиметра. Большего диаметра не советую покупать так как они довольно редко используются в быту.

Среди лучших можно отметить электроды уони, а так же мр-3с. Почему то я использую электроды мр-3с так как они мне больше по душе и так же для меня они самые лучшие так как являются универсальными. Так же стоит обратить внимание на производителя сварочных электродов.

Например я беру для повседневных дел электроды диаметров три и четыре марки мр-3с от производителя ЛЭЗ расшифровывается это как Лосиноостровский электродный завод. Для многих сварщиков эти электроды стали любимыми. В общем я сделал свой выбор. Да и еще что хочется сказать о электродах в целом это то что нужно правильно их хранить иначе при высокой влажности покрытие потеряет свои функции. И тогда

вы можете подумать что данные электроды не очень хороши и не являются лучшими для вашего инвертора.

Многие электроды перед сваркой ответственных сталей нужно прокаливать и это доставляет некоторые неудобства, но внимание есть для этого термопенал. Хоть и термопенал не прокаливает электроды за то может вытеснить излишнею влагу.

Вот какой набор сварщика должен быть чтоб более удобно работать.

Сам инвертор желательно не большой с малым потребление и высокой отдачей сварочного тока. Если аппарат маленький то желательно иметь специальную сумку которая вешается на плечо и становится тем самым производить сварку в трудно доступных местах.

Электродница и щетка по металлу очень важный элемент. Многие предпочитают вытаскивать электроды прямо из коробки что иногда не очень удобно. Электродницу можно подвесить рядом с местом где вы производите сварку. А так же в ней находится и щетка по металлу и молоток для отбивание шлака (секач) после сварки. В общем думаю я здесь понятно написал о тех электродах которые лучше всего выбрать для инвентарного сварочного аппарата.

Где покупать электроды конечно вам лучше знать, но лучше брать в специализированных магазинах так как часто встречаются случаи не правильного хранения. Если покупать на рынке можно открыть пачку электродов и прямо перед продавцом посмотреть количество влаги потрогав пальцами, а так же посмотреть равномерно ли нанесено покрытие электродов.

Бывает так что покрытие нанесено не правильно с одной стороны много, а с другой практически его нет. Если с таким покрытием варить вы увидите что электрод плохо зажигается и начинает так сказать козырять. И многие при этом начинают грешить на то что электроды впитали очень много влаги хотя это совсем не так. Если электроды впитали много влаги покрытие начинает разрушаться. Не стоит хранить сварочные электроды годами это не принесет вам лучших результатов. Ведь

всегда можно купить новые и не так свежо выпущенные. Думаю моих рекомендаций вам достаточно. Ну а если у вас есть вопросы вы всегда их можете все задать через контактную форму расположенную в разделе вопрос ответ.

Лучшие электроды для сварки — Все о сварке

Сейчас в магазинах представлен широкий выбор электродов для сварки. Все они отличаются характеристиками, качеством и, конечно, ценой. Порой продавец в магазине предлагает на его взгляд хорошие электроды для сварки, а на деле оказывается, что их качество не устраивает вас в работе. Начинающим сварщикам непросто разобраться в таком разнообразии, поэтому многие приобретают наиболее бюджетные комплектующие, что не всегда является верным решением.

Мы проанализировали отзывы профессиональных мастеров и составили рейтинг электродов, которые сделают сварочный процесс качественнее и эффективнее. Здесь мы расскажем, какие хорошие электроды для сварки стоит выбрать новичку и какие сварочные электроды лучше для выполнения широко спектра задач.

Содержание статьи

• Популярные производители
• Сварочные электроды с основным покрытием
  • УОНИ 13/55
  • Kobelco LB-52U
  • ОЗЛ-8
• Сварочные электроды с рутиловым покрытием
  • Lincoln Electric Omnia 46
  • ESAB-SVEL OK 46.00
  • Ресанта МР-3
• Вместо заключения

Популярные производители

Электроды самого разного качества производят во всем мире: начиная от России и Китая, заканчивая Америкой и Германией. Зарубежные стержни, как правило, стоят дороже отечественных, но многие сварщики считают, что наша продукция не так плоха, как принято говорить.

Приобретая, скажем, американские электроды вы можете быть уверены в их качестве и хорошем результате работы, но за это нужно платить вдвое больше. И в то же время, приобретая российские электроды вы получаете более низкую цену, но вместе с ней и менее строгий контроль качества на производстве. Электроды какой страны лучше остальных — это давняя тема для спора.

Мы не будем утверждать, что отечественные электроды однозначно хуже, предоставим вам этот выбор. Мы лишь расскажем о лучших электродах, которые нам удалось испробовать. Итак, какие электроды мы рекомендуем к покупке? Судя по отзывам и нашему опыту самые лучшие электроды для сварки производят торговые марки ESAB, Kobelco, Ресанта, УОНИ и Lincoln Electric. Какие-то производители специализируются на изготовлении электродов одного типа, а какие-то производят стержни и с основным, и с рутиловым покрытием.

Сварочные электроды с основным покрытием

УОНИ 13/55

Начнем с модели 13/55 от компании УОНИ. Эти электроды используются для сварки с постоянным током. Мы рекомендуем их для сварки сложных металлических конструкций с повышенными требованиями к качеству сварных швов. Отличительная особенность данной модели — обмазка, выделяющая углекислый газ при горении. Благодаря этому сварочная зона всегда защищена от негативного воздействия атмосферы. Такие электроды стоит недорого, но продаются большими упаковками по 3 кг. Они есть практически в любом специализированном магазине.

Но у такой обмазки есть и отрицательная сторона. Начинающим сварщикам часто довольно трудно зажечь этот электрод, особенно повторно. Чтобы решить эту проблему можно зачистить конец электрода после использования, удалив расплавившуюся обмазку, но это требует дополнительного времени.

Kobelco LB-52U

Это японские электроды высочайшего качества и высочайшей цены 🙂 Стоимость за один килограмм существенно выше, чем у остальных электродов, представленных в нашей статье. К тому же, электроды продаются в больших упаковках по 5 килограмм, что в конечном итоге обходится еще дороже.

Такая высокая цена обуславливается превосходным качеством как самих электродов, так и получаемых сварных швов. Они идеально подойдут для сварки низколегированных сталей, и часто используются для качественной сварки магистральных систем трубопровода. Швы получаются надежными и долговечными, производитель гарантирует высокие показатели прочности (до 600 Ньютон на квадратный миллиметр).

У всех электродов с основным покрытием есть недостаток: их использование может быть затруднительно, если электроды некоторое время лежали на открытом воздухе. Мы рекомендуем прокалить стержни в печи при небольшой температуре (достаточно 250-300 градусов по Цельсию). Таким простым способом можно удалить излишки влаги из электрода, работа упростится, а качество шва станет заметно лучше. Здесь также лучше использовать постоянный ток, но это лишь рекомендация производителя, от которой при желании можно отклониться. Работа с переменным током требует больше опыта.

ОЗЛ-8

Эти электроды для ручной дуговой сварки изготавливаются в России и являются отличным выбором, если вы ищете недорогие и относительно качественные стержни. Мы рекомендуем использовать их для сварки деталей с высоким содержанием никеля. Стержни ОЗЛ-8 можно использовать при сварке высоконагруженных узлов и особо прочных конструкций.

Основной недостаток — необходимость использовать только постоянный ток. При этом дуга должна быть максимально короткой. Только в этом случае сварные соединения будут прочными и устойчивыми к коррозии.

Также после сварки образуется шлак, новичку будет сложно удалить его быстро, но с опытом эта процедура будет занимать у вас не больше минуты. Учтите, что швы не рекомендуется охлаждать, иначе может начаться процесс кристаллизации, что приведет к снижению прочности шва. Швы сами остывают и не растрескиваются. Как и другие стержни с основным покрытием электроды ОЗЛ-3 нужно просушить в печи перед использованием. Из-за этого электрод сложнее разжечь, но это в любом случае необходимый навык, так что не пренебрегайте прокаливанием.

Сварочные электроды с рутиловым покрытием

Lincoln Electric Omnia 46

Компания Lincoln Electric в целом считается одним из лучших производителей электродов в мире. У Lincoln Electric вековой опыт, они были одними из первых, кто выпустил электрод с обмазкой. В штате компании ведущие инженеры Америки, разрабатывающие особые составы для электродов и строго соблюдающие качество на каждом этапе производства. Модель Omnia 46 вышла несколько лет назад и сразу завоевала множество положительных отзывов от профессиональных мастеров. Эта модель стабильно входит в рейтинг лучших электродов.

Вы наверняка сейчас задумались о стоимости таких электродов. Она вас приятно удивит! Несмотря на великолепное качество эта модель из средней ценовой категории и не сильно увеличит себестоимость сварочных работ. В наших магазинах продают большие упаковки по 4-6 килограмм каждая, но одна упаковка все равно стоит недорого.

Модель Omnia 46 особенно популярна среди начинающих сварщиков, поскольку ее можно легко разжечь даже на бюджетном сварочном оборудовании, имея базовые навыки сварки. Кроме того, эти электроды почти нечувствительны к длине дуги и почти не искрятся, что дает им еще одно преимущество. Можно без проблем сварить металл, пораженный коррозией, при этом прочность шва останется высокой. Некоторые умельцы варят этими стержнями трубы, хотя мы не рекомендуем использовать их в таких целях.

ESAB-SVEL OK 46.00

Многие ошибочно полагают, что это сугубо шведский бренд и все электроды производятся в Европе. Это не совсем так. Заводы компании ESAB расположены в России, но продукция изготавливается под контролем специалистов из Швеции и с соблюдением европейским норм качества. У такого подхода есть несколько преимуществ: вы получаете качественный продукт, при этом его цена значительно ниже, чем если бы электроды производились в Европе и транспортировались в Россию.

Это один из лучших выборов по соотношению цены и качества. Сырые электроды все равно горят, подходят для любого сварочного инвертора и разжигаются за секунды даже в руках начинающего сварщика. В работе допускается использование и постоянного, и переменного тока, что не может не радовать.

У этих электродов сплошные преимущества: при их использовании поверхность детали не нуждается в защите, сами стержни не подвержены негативному влиянию влаги и грязи, практически не подвержены коррозии. Также не нужно сильно разогревать аппарат, если электрод остыл, достаточно 80 градусов по Цельсию.

Ресанта МР-3

Это без преувеличения самые распространенные электроды в странах СНГ. О бренде “Ресанта” слышали даже люди, далекие от сварки, не говоря о профессионалах своего дела. Их изделия завоевали большую популярность за счет приемлемого качества при доступной цене и распространенности. Такие электроды можно найти в любом городе.

Единственный минус модели МР-3 — невозможность использования отсыревших электродов. Если изделия долгое время находились без упаковки, прокалите их в печи при температуре до 160 градусов по Цельсию. Эта процедура займет не больше часа. Также мы не рекомендуем использовать данную модель при сварке высокоуглеродистых сталей, лучше выберите одного из претендентов в разделе «сварочные электроды с основным покрытием».

В остальном же Ресанта МР-3 почти не отличается от других стержней с рутиловым покрытием. Электрод можно легко разжечь, дугу можно без проблем вести практически в любом направлении, нет нужды беспокоиться о возможной коррозии или подготовке поверхности металла для сварки. Даже если металл загрязнен и после сварки образуется шлак, его можно легко удалить.

Вместо заключения

Теперь вы знаете, какие хорошие электроды для сварки стоит приобрести. При выборе комплектующих ориентируйтесь на качество электродов, а не на их цену. Не стоит полагаться на самую низкую или самую высокую стоимость, ищите золотую середину. Порой бюджетные электроды отечественных производителей практически не отличаются от зарубежных аналогов за большую цену. Особенно, если вы начинающий сварщик и еще не совсем понимаете, чем отличаются качественные электроды от некачественных. Купите сразу несколько электродов и протестируйте со своим аппаратом. Ведь то, что хорошо для нас, может вам не подойти по многим причинам. Желаем удачи!

 

Электроды для ручной дуговой сварки РЕСАНТА МР-3 3мм 1кг

Самые выгодные предложения по Электроды для ручной дуговой сварки РЕСАНТА МР-3 3мм 1кг

 
 

Роман И. , 27.07.2020

Достоинства: Нет

Недостатки: -Дуга зажигается плохо
-срут
-липнут

Комментарий: Не рекомендую к покупке, только при большом токе начинают себя вести сносно

Виктор Б., 20.07.2020

Достоинства: Товар хороший, а доставка полный звездец

wweert3564, 01.07.2020

Достоинства: поджигаются моментально ,шлака не много

Недостатки: их нет

Комментарий: Это по моему опыту самые лучшие электроды которые у меня были ,ими работать одно удовольствие

Сергей Р., 30.06.2020

Достоинства: Качество отличное. Дуга устойчивая. Сухие

Шибздяра, 30.06.2020

Достоинства: Поджигаются просто шикарно, благодаря специальному «чиркашу» на конце электрода. Стабильно работают даже во влажном состоянии после недельном лежании во влажном гараже. По шлаку вопросов тоже нет

Комментарий: Пользуюсь ими если не постоянно то чаще всего это точно, использую в домашних целях и у себя в мастерской, для себя. Цена радует. Для бытовых целей рекомендую однозначно

Николай Т., 23.06.2020

Достоинства: Лёгкий розжиг

Недостатки: Нет

Комментарий: Отличные электроды особенно если по акции. Брал их вместе с fubag , так вот fubag разочаровали ( не разжигаются , варят с рывками — прерыванием , из новой пачки даже 2 электрода не смог нормально использовать). У Ресанта маркировка на электроде , торец обмазан для лучшего поджига, дуга стабильная , не сильно брызгает . Вообщем рекомендую для домашних дел …)))

володя м., 01.06.2020

Достоинства: дешевле чем ок46

Недостатки: когда вариш трубу операцией шлака больше

Комментарий: невовсём лучше окашки ,но терпимо.

Владимир Б., 29.05.2020

Достоинства: электроды прекрасно варят и не залипают, я покупкой доволен.

Николай Р., 25.04.2020

Достоинства: Хорошо зажигается, провар хороший, в общем, отличные электроды

Недостатки: Нет

Александр Ефимов, 22. 04.2020

Достоинства: Хорошо горят

Недостатки: Быстро заканчиваются

Комментарий: Мне понравились. Купил дешманский китайский сварочник и вот эти электроды. Немного потренировавшись получилось сварить забор и мангал. На очереди еще ворота. Планирую пользоваться именно этими электродами. Устраивает и качество и цена.

 

Иван Потапов, 14.04.2020

Достоинства: Нет

Недостатки: Плохо разжигается , липнет .

Комментарий: Невозможно ими варить , электрод липнет при первом прикосновении , я не профессионал , но это или брак или подделка ,ну или ресанта делает такие не качественные электроды . Давал поварить сварщику на стройке и он их забраковал . В общем не доволен покупкой .

Максим г., 07.04.2020

Достоинства: Нормально варят

Недостатки: Не заметил

Комментарий: Я полный ноль в сварке, но при этом электроды не прилипают, варят нормально даже у меня. Так что претензий нет. Брать можно.

александр н., 29.03.2020

Недостатки: Хрень полная!!!

Вячеслав Волков, 25. 01.2020

Достоинства: Держит дугу, не липнет.

Недостатки: Пока не нашел

Комментарий: Я не профессионал, но металл 1 мм сваривал без прожига. Шов получился аккуратный. Меня все устроило.

Pavel Iso, 25.01.2020

Комментарий: Еще не варил, как попробую отпишу

Паша И., 11.07.2019

Достоинства: Хорошо зажигаются

Недостатки: Не обнаружил

Комментарий: Я очень начинающий сварщик, но пользоваться данными электродами мне понравилось, отличная покупка, буду ещё покупать, этой фирмы.

Имя скрыто, 23.04.2019

Достоинства: Варят на ура.

Недостатки: Нет.

Василий К., 22.04.2019

Достоинства: Хорошие электроды.

Как выбрать вольфрамовые электроды | Тиберис

Вольфрамовые электроды используются при аргонодуговой сварке, то есть сварке неплавящимся электродом в среде защитного газа аргона.

Температура плавления вольфрама – 3410 °С, температура кипения – 5900 °С. Это самый тугоплавкий из существующих металлов. Вольфрам сохраняет твердость даже при очень высоких температурах. Это позволяет делать из него неплавящиеся электроды. В природе вольфрам встречается, в основном, в виде окисленных соединений — вольфрамита и шеелита.

При аргонодуговой сварке дуга горит между свариваемой деталью и вольфрамовым электродом. Электрод находится внутри сварочной горелки. Для сварки в среде защитных газов обычно применяют постоянный ток прямой полярности. Иногда используется ток обратной полярности или переменный ток. В таких случаях целесообразно использовать вольфрамовые электроды с легирующими добавками, которые повышают стабильность и устойчивость сварочной дуги.

Для улучшения качества электрода (например, устойчивости к высоким температурам, повышения стабильности горения дуги) в чистый вольфрам вводят в качестве добавки окислы редкоземельных металлов. Существует ряд разновидностей вольфрамовых электродов, в зависимости от содержания этих добавок. Этим определяется марка электрода. Марку электрода в наше время легко запомнить по цвету, в который окрашен один конец. Вольфрамовые электроды делятся на три типа: Постоянного (WT,WY), Переменного (WP, WZ) и Универсальные (WL,WC).

Международные марки электродов

WP (зеленый) — Электрод из чистого вольфрама (содержание не менее 99,5%). Электроды обеспечивают хорошую устойчивость дуги при сварке на переменном токе, сбалансированном или не сбалансированном с непрерывной высокочастотной стабилизацией (с осциллятором). Эти электроды предпочтительны для сварки на переменном синусоидальном токе алюминия, магния и их сплавов, так как они обеспечивают хорошую устойчивость дуги как в аргоновой, так и в гелиевой среде. Из-за ограниченной тепловой нагрузки рабочий конец электрода из чистого вольфрама формируют в виде шарика.

Основные свариваемые материалы: алюминий, магний и их сплавы.

Ознакомиться с ценами на WP (зеленые) электроды, можно по ссылке.

WZ-8 (белый) — Электроды с добавлением оксида циркония предпочтительны для сварки на переменном токе, когда не допускается даже минимальное загрязнение сварочной ванны. Электроды дают чрезвычайно стабильную дугу. Допустимая токовая нагрузка на электрод несколько выше, чем на цериевые, лантановые и ториевые электроды. Рабочий конец электрода при сварке на переменном токе обрабатывается в форме сферы.

Основные свариваемые материалы: алюминий и его сплавы, бронза и ее сплавы, магний и его сплавы, никель и его сплавы.

Ознакомиться с ценами на WZ-8 (белые) электроды, можно по ссылке.

WT-20 (красный) — Электрод с добавлением оксида тория. Наиболее распространенные электроды, поскольку они первые показали существенные преимущества композиционных электродов над чисто вольфрамовыми при сварке на постоянном токе. Тем не менее, торий — радиоактивный материал низкого уровня, таким образом, пары и пыль, образующаяся при заточке электрода, могут влиять на здоровье сварщика и безопасность окружающей среды.
Сравнительно небольшое выделение тория при эпизодической сварке, как показала практика, не являются факторами риска. Но, если сварка производится в ограниченных пространствах регулярно и в течение длительного времени или сварщик вынужден вдыхать пыль, образующуюся при заточке электрода, необходимо в целях безопасности оборудовать места производства работ местной вентиляцией.
Торированные электроды хорошо работают при сварке на постоянном токе и с улучшенными источниками тока, при этом, в зависимости от поставленной задачи можно менять угол заточки электрода. Торированные электроды хорошо сохраняют свою форму при больших сварочных токах даже в тех случаях, когда чисто вольфрамовый электрод начинает плавиться с образованием на конце сферической поверхности.
Электроды WT-20 не рекомендуется использовать для сварки на переменном токе. Торец электрода обрабатывается в форме площадки с выступами.

Основные свариваемые материалы: нержавеющие стали, металлы с высокой температурой плавления (молибден, тантал), ниобий и его сплавы, медь, бронза кремниевая, никель и его сплавы, титан и его сплавы.

Ознакомиться с ценами на WT-20 (красные) электроды, можно по ссылке.

WY-20 (темно-синий) — Иттрированый вольфрамовый электрод, наиболее стойкий из используемых сегодня неплавящихся электродов. Используется для сварки особо ответственных соединений на постоянном токе прямой полярности, содержание окисной добавки — 1,8-2,2%, иттрированый вольфрам повышает стабильность катодного пятна на конце электрода, вследствие чего улучшается устойчивость дуги в широком диапазоне рабочих токов.

Основные свариваемые материалы: сварка особо ответственных конструкций из углеродистых, низколегированных и нержавеющих сталей, титана, меди и их сплавов на постоянном токе (DC).

Ознакомиться с ценами на WY-20 (темно-синие) электроды, можно по ссылке.

WC-20 (серый) — Сплав вольфрама с 2% оксида церия (церий — самый распространенный нерадиоактивный редкоземельный элемент) улучшает эмиссию электрода. Улучшает начальный запуск дуги и увеличивает допустимый сварочный ток. Электроды WC-20 — универсальные, ими можно с успехом сваривать на переменном токе и на постоянном прямой полярности.
По сравнению с чисто вольфрамовым электродом, цериевый электрод дает большую устойчивость дуги даже при малых значениях тока. Электроды применяются при орбитальной сварке труб, сварке трубопроводов и тонколистовой стали. При сварке этими электродами с большими значениями тока происходит концентрация оксида церия в раскаленном конце электрода. Это является недостатком цериевых электродов.

Основные свариваемые материалы: металлы с высокой температурой плавления (молибден, тантал), ниобий и его сплавы, медь, бронза кремниевая, никель и его сплавы, титан и его сплавы. Подходит для всех типов сталей и сплавов на переменном и постоянном токе

Ознакомиться с ценами на WC-20 (серые) электроды, можно по ссылке.

WL-20, WL-15 (синий, золотистый) — Электроды из сплава вольфрама с оксидом лантана имеют очень легкий первоначальный запуск дуги, низкую склонность к прожогам, устойчивую дугу и отличную характеристику повторного зажигания дуги.
Добавление 1,5% (WL-15) и 2,0% (WL-20) оксида лантана увеличивает максимальный ток, несущая способность электрода примерно на 50% больше для данного типоразмера при сварке на переменном токе, чем чисто вольфрамового. По сравнению с цериевыми и ториевыми, лантановые электроды имеют меньший износ рабочего конца электрода.
Лантановые электроды более долговечны и меньше загрязняют вольфрамом сварной шов. Оксид лантана равномерно распределен по длине электрода, что позволяет длительное время сохранять при сварке первоначальную заточку электрода. Это серьезное преимущество при сварке на постоянном (прямой полярности) или переменном токе от улучшенных источников сварочного тока, сталей и нержавеющих сталей. При сварке на переменном синусоидальном токе рабочий конец электрода должен иметь сферическую форму.

Основные свариваемые материалы: высоколегированные стали, алюминий, медь, бронза. Подходит для всех типов сталей и сплавов на переменном и постоянном токе.

Ознакомиться с ценами на WL-20 здесь и WL-15 по ссылке.

Советы по аргонодуговой сварке вольфрамовым электродом

На постоянном токе свариваются (сталь, нержавейка, титан, латунь, медь, чугун а также разнородные соединения). Для каждого материала нужна своя присадочная проволока и чем лучше вы подберете ту которая соответствует по химическому составу, тем крепче, красивее и надежней будет соединение. Горелка должна подключатся в «-», а зажим заземления в «+». При этом мы получаем прямую полярность, которая дает нам более стабильную направленную дугу и глубокое проплавление. При выборе вольфрамового электрода нужно обратить внимание на его диаметр т.к. он выбирается исходя из толщин свариваемых деталей.

Для сварки на постоянном токе нужно помнить самое главное требование, вольфрамовый электрод должен быть заточен очень точно и остро. На крупных предприятиях для заточки вольфрамовых электродов используют специальные машинки и станки с алмазным кругом, но не имея такового можно использовать обычный лепестковый круг с мелким зерном или точильный станок. Заточка производится к острию электрода при этом не допускать его перегрева т.к. вольфрам становится более хрупким и начинает попросту крошиться. Так же нужно помнить о защитном газе, это должен быть аргон высокой частоты (объемная доля аргона должна быть не менее. 99,998 %).

Если же газ плохой, то он сразу даст о себе знать, самый главный признак, это потемнение сварочного шва. На баллоне должен быть установлен регулятор, он может быть как с манометрами так и поплавкового типа. Все чаще большинство серьезных предприятий используют импортные редукторы с двумя ротаметрами и второй используют для поддува. Это в свою очередь дает защиту обратного валика шва (сварка листов и труб).

Сама сварка производится справа налево, в правой руке горелка, в левой руке присадочный материал (если он необходим). Если на аппарате присутствуют функции «спад тока» и «газ после сварки» то про них не нужно забывать, первая даст Вам плавный спад тока в конце сварки, а вторая продолжит защиту сварочного шва в процессе остывания. Горелка должна находиться под углом 70⁰ до 85⁰, присадка подается приблизительно под углом 20⁰ плавно и поступательно. По окончанию сварки не нужно торопиться и отрывать горелку от места сварки т.к. это приведет к удлинению дуги и плохой защиты шва.

На переменном токе сваривается алюминий, вольфрам при подготовке не затачивают как иглу, а только слегка закругляют. При сварке алюминия важную часть нужно уделить подготовке как материала так и присадки. Во первых, поверхность должна быть зачищена и обезжирена. Во вторых снять фаски, если толщина не позволяет сделать полный провар. К присадке тоже уделяется должное внимание, необходимо грамотно подобрать хим. состав, это может быть чистый АL 99%, AlSi (силумин) или AlMg (дюраль). В остальном нужна только практика.

Как себя обезопасить

И в конце хотелось бы отметить что при данном виде сварке нужно должным образом относиться к средствам защиты. Выбирайте только те средства защиты в которых будет не только комфортно но и безопасно т.к. при TIG сварке очень сильное ультрафиолетовое излучение, а глаза нам даны только одни.
Рекомендуем Вам рассмотреть современное высокоэффективное средство защиты — маску «Хамелеон».

ᐅ Как выбрать электроды для сварки — Виды электродов

28 июня 2018

share.in Facebook share.in Telegram share.in Viber share.in Twitter

Содержание:

 

Сварочные электроды – небольшой металлический (в некоторых случаях неметаллический) стержень, сделанный из электропроводных материалов. Используется для подачи тока на материал, который сваривают. Качество сварочного шва зависит от электрода и от способа движения во время выполнения сварки. Электроды защищают сварочную ванну от газов и формируют шов с требуемыми свойствами. Одними из самых надёжных считаются электроды с рутилово-целлюлозным покрытием. Ознакомится и купить электроды для сварки вы сможете на сайте Dnipro-M, все они соответствуют стандартам качества Европы и проверены уже не одним специалистом.

Характеристики сварочных электродов

Выбор сварочного электрода – дело нехитрое. Есть несколько рекомендаций, по которым нужно выбирать этот расходник.

1. Толщина металла, который вы будете сваривать. Чем толще металл, тем большего диаметра электрод нужно взять.
2. Большое значение имеет марка металла. Поэтому определить марку – первостепенная задача.
3. Определитесь с пространственным положением сварки.

Также по электроду определяют, какой ток нужно подавать. Рассчитывается он так:

На каждый 1 мм электрода подают 30 – 40 Ампер тока. К примеру, на электрод диаметром 3 мм подают 90 – 120 Ампер. При сваривании в вертикальном положение, нужно уменьшить силу тока на 15%.

Читайте также: Как выбрать сварочный аппарат

 

Совместимость со сварочными аппаратами

При выборе сварочных электродов нужно учитывать не только для какого металла они нужны. Конечно важно, что вы будете сваривать – алюминий, чугун или нержавейку. Нельзя забывать про тип Вашего аппарата. Для различных аппаратов потребуются разные электроды. Перечислим основные аппараты и расходник для них:

• Полуавтомат. Привлекает покупателей своей доступной ценой, на рынке есть большой выбор данных аппаратов. Вам понадобится плавящийся электрод в виде проволоки. Во время работы электрод подают к месту сварочной ванны. Также сварочный полуавтомат может варить электродом.
• Аппараты для TIG-сварки. Пользуется популярностью за счёт своей универсальности и за тонкую настройку. Тут используют тугоплавкие электроды с вольфрамовым покрытием.
• Инверторы. Самые популярные аппараты, используемые для домашних работ. Кроме того, он обладает рядом достоинств. Для сварочных процедур на таком инструменте используют любые плавящиеся электроды.

Виды электродов по свариваемым металлам

Есть множество марок электродов. Важно при работе использовать средства защиты, основные из них – это спилковые краги и очки, или маска сварщика. Каждый из  видок электродов используется для различных металлов и положений. Главная цель – упростить сварочный процесс. Кроме этого, они уменьшают количество расходуемого материала и увеличивают качество соединения. Рассмотрим самые популярные материалы и виды электродов, подходящих для них:

• Для сварки среднеуглеродистой стали используют следующие электроды – УОНИ-13/45, УП-1/45, УП-2/45, ОЗС-2, УОНИ-13/55, К-5А, УОНИ-13/65, поскольку они снижают шанс образования закалочных структур.
• Количество марок для сварки легированных сталей немного меньше. Сюда входят: Э70, Э85, Э100, Э125, Э150. Эти электроды используются при сварке стали повышенной и высокой прочности. Есть специальные электроды для легированных теплоустойчивых сталей: Э-09М, Э-09МХ, Э-09Х1М, Э-05Х2М, Э-09Х2М1, Э-09Х1МФ, Э-10Х1М1НФБ, Э-10ХЗМ1БФ, Э-10Х5МФ.
• Нержавейка имеет низкую электропроводимость и сильное электрическое сопротивление. Для сварки этого металла используют: ОЗЛ-14, ЛЭЗ-8, ЦТ-50, ЭА-400, ОЗЛ-14А, Н-48, АНВ-36.
• При выборе электрода для чугуна нужно учитывать его вид. Для ковкого подойдут такие марки: МНЧ-2, ОЗЧ-6 и 2, ЦЧ-4. Для серого чугуна понадобятся ЗЧ-2 и 6, 4, ОЗЖН-1 и ОЗЖН-2, МНЧ-2.
• Для сварки меди подойдут такие типы: Комсомолец-100, ОЗБ-2М, ОЗБ-3, АНЦ/ОЗМ-2, АНЦ/ОЗМ-3, ESAB ОК 94.25, ESAB OK 94.35, ESAB OK 94.55, ESAB OK NiCu-7 (OK 92.86), ESAB OK Ni-1 (OK 92.05), ZELLER 390.

 

Классификация электродов

 

Маркировка электродов для сварки

Чтобы не было проблем с выбором нужного электрода была создана специальная маркировка. У новичка она может вызвать затруднение, но принцип ее прост. Используются буквы и цифры в специальной последовательности. Все названия состоят из блоков:

• тип;
• марка;
• диаметр;
• сфера применения;
• толщина покрывающего слоя;
• индекс;
• тип покрытия;
• возможные положения для работы;
• тип рекомендуемого тока;

Стоит отдельно упомянуть о положении электродов. Различают 4 вида:

• горизонтальное расположение;
• нижнее расположение;
• потолочное расположение;
• вертикальное расположение;

На маркировке делают следующие обозначения:

• 1 – электрод подходит для сварки во всех положениях;
• 2 – сварка во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз;
• 3 – во всех положениях, кроме вертикального сверху вниз и потолочного;
• 4 – для швов нижнего и нижнего в “лодочку”.

 

Покрытие электродов

Покрытие электродов – это порошковая смесь, которая наносятся на металлический стержень и необходима для:

• обеспечения стабильного горения дуги;
• придания металлическому шву нужных свойств.

Есть 4 основных вида покрытия, остальные – смеси из них. При этом удобно использовать магнитный угольник при работе со стальными сплавами.

1. Кислое покрытие – состоит из окисей железа, свинца и других металлов. Швы, сделанные с электродами имеющими такое покрытие, подвержены образованию горячих трещин.
2. Основное покрытие – в качестве основы в них используется фтористый кальций и карбонат кальция. Такие электроды имеют малую окисленность, что обеспечивает хорошее раскисление металла.
3. Целлюлозное покрытие содержит большое количество целлюлозы. Такое покрытие позволяет сваривать сверху вниз. Не рекомендуется использовать при сваривании закаливающихся сталей.
4. Рутиловое покрытие (основной компонент электродов – рутил). Не рекомендуют использовать в конструкциях, подверженных воздействию высоких температур.

 

Диаметр электрода

Диаметр электрода зависит от размера стального стержня. Бывают следующих диаметров: 1,6 мм, 2,0 мм, 2,5 мм, 3,0 мм, 4,0 мм, 5,0 мм, их длина варьируется от 350 до 400 мм. Длина зависит от легирования стального стержня. Существует три характеристики, тесно связанных между собой: диаметр электрода, толщина свариваемого материала и сила тока. Диаметр электрода полностью зависит от свариваемого материала. При сварке материала от 0.5 до 1.5 практически не используется ручная дуговая сварка, применяют TIG-сварку или сварку полуавтоматом.

 

Подбираем силу тока

Сила тока взаимосвязана с диаметром электрода. Также большое влияние имеет положение сварочного шва в пространстве. При сварке в потолочном и вертикальных положениях следует брать электрод диаметром от 4 мм. При этом нужно снижать силу тока на 15 – 20% относительно силы в других положениях.

К выбору электрода для сварки следует подходить ответственно. От правильного или неправильного выбора зависит качество и долговечность Вашего шва. Обязательно обратите внимание на толщину материала, который Вы будет сваривать и на положение, в котором планируете работать. Детально изучите маркировку – большую часть информации можно узнать по ней.

рейтинг лучших, назначение и характеристики

Хорошие электроды для сварки — это расходные элементы, без которых невозможно получить качественное надежное соединение. Существует рейтинг сварочных электродов, который помогает определиться с грамотным выбором для осуществления конкретной работы. Какие сварочные электроды лучше зависит от вида сварки, используемого оборудования, квалификации сварщика, условий дальнейшей эксплуатации изделия.

Назначение и характеристики электродов

Электроды могу применяться не только для соединения металлических или пластмассовых конструкций при монтаже и ремонте, но для резки металла, прорезания круглых или фасонных отверстий, ликвидации таких дефектов, как поры и трещины, для наплавки, делающей шов более прочным. Поэтому, какие электроды хорошие, — это те, которые подходят к конкретному виду работ и используемому материалу.

Помимо назначения использования необходимо учитывать следующие параметры:

• диаметр поперечного сечения;
• вид покрытия;
• материал центрального стержня;
• длина электрода;
• расход электроэнергии при работе;
• величина устанавливаемой силы тока;
• возможность положений при сварке;
• разбрызгивание металла;
• розжиг и стабильность горения дуги;
• особенности техпроцесса;
• необходимость подготовки кромок деталей;
• температура, при которой осуществляется сварка;
• необходимость прокалки перед началом процесса;
• правила хранения.

Важным является разделение электродов на то, являются ли они плавящимися или относятся к неплавящемуся виду. Электроды плавящегося типа находят применение для работы не только со сталью и ее сплавами, но для сварки цветных металлов небольшой и средней толщины. Стержнем неплавящихся электродов служат графит, уголь, вольфрам. Их можно использовать при сварке аргонодуговым методом для соединения деталей из различных материалов, например, таких, как медь, бронза, титан.

Также следует учитывать, кто будет производить сварку — профессионал или новичок в этом деле. Не последним обстоятельством при выборе является бренд производителя, выпускающий данный вид электродов. Существующий рейтинг электродов поможет определиться с правильным выбором расходных элементов. В любом случае необходимо приобретать качественные электроды сварочные.

С рутиловым покрытием

Один из самых важных параметров, который определяет характеристики электродов, — это вид их покрытия. Общепризнанным является рутиловое покрытие, дающее несомненные преимущества. Эта продукция является универсальной. Рутиловые расходные элементы можно использовать для сварки деталей, входящих в конструкции ответственного назначения, они применяются для работы с низколегированными сталями и сталями с низким содержанием углерода.

Могут работать с любым видом тока — переменным и постоянным. Рекомендуется работать с короткой дугой, но допустимой является и средняя длина. Этими электродами можно соединять детали, покрытые незначительным слоем грунтовки. Образуемый шов обладает повышенной вязкостью и значительной усталостной прочностью. Его качества сохраняются даже при нагрузках переменного значения. В процессе горения не выделяется вредных веществ.

Увеличению производительности способствует форсированный режим работы. Возможно разное положение в пространстве. Про расходные элементы с рутиловым покрытием также можно сказать, что это лучшие электроды для ручной дуговой сварки. На тип обмазки указывает буква «Р» в обозначении.

ESAB-SVEL ОК 46.00. Работать с этими рутиловыми электродами — это значит получать при этом своеобразное удовольствие. Эти электроды для сварки имеют самый высокий рейтинг среди расходных элементов с рутиловой обмазкой. Они являются детищем шведской компании «ЭСАБ» — признанным лидером в производстве сварочного оборудования. Их применение является гарантией получения качественного шва.

Являются незаменимыми при соединении тонкостенных деталей. Имеется возможность сваривать ими неочищенный металл. Однако, не рекомендуется сваривать ими легированные стали, поскольку их стержень изготовлен из низкоуглеродистой стали марки СВ-08. Перед использованием необходима прокалка в течение одного часа.

Электроды Lincoln Electric Omnia 46 американского производства обладают рутилово-целлюлозной обмазкой. Получаемый при их использовании шов обладает высокой прочностью. К достоинствам относится легкое отделение шлаковой корки, небольшое разбрызгивание металла, а также возможность сваривания деталей, покрытых ржавчиной. Гибкость полученного шва не сопровождается разрушением поверхности. Легко осуществлять контроль варочной ванны. После окончания сварки не требуется особой зачистки. Имеется сертификат NAKS.

Рутиловые электроды ОЗС-12 используются для работы с деталями из низкоуглеродистой стали. Прочный шов получается с минимальным включением шлака. Из-за повышенной гигроскопичности перед употреблением необходима прокалка.

Огромной популярностью среди сварщиков пользуются электроды Ресанта МР-3. Они вобрали в себя все лучшее, что присуще электродам с рутиловой обмазкой. К достоинствам относится легкость розжига и стабильность горения дуги, а также возможность осуществлять сварку во всех положениях. Возможна работа с поверхностями, которые не удалость полностью освободить от ржавчины. Электроды изготовлены в полном соответствии с требованиями существующих ГОСТов в этой области.

С основным покрытием

При рассмотрении вопроса, какие хорошие электроды для сварки, необходимо особое внимание обратить на электроды с основным покрытием. Они обычно используют при сварке постоянным, а также переменным током. Шов, полученный с их помощью, отличается высокой пластичностью.

Лучшие электроды для сварки, имеющие основное покрытие, это высококачественные изделия от японских производителей KOBELCO LB-52U. Они являются популярными среди профессионалов и любителей. Это самые хорошие электроды для сварки трубопроводов. При их применении гарантирована прочность соединения и его качество. Улучшенные характеристики сварного шва получаются за счет пониженного содержания водорода. Имеется возможность хорошего проплавления металла, что обеспечивает образование ровного шва хорошего внешнего вида.

ESAB УОНИИ 13/55 — это лучшие электроды для сварки конструкций ответственного назначения, которые при эксплуатации подвергаются переменным нагрузкам. Эта марка шведского производителя является востребованной среди российских сварщиков. Электроды выполнены согласно требованиям ГОСТа 2246-70.

В наплавленном металле сведено к минимуму образование трещин. Коэффициент наплавки имеет высокое значение. К плюсам относится высокий предел текучести. Полученный шов обладает стойкостью к различным погодным условиям.

Популярные электроды ЦЛ-11, имеющие основное покрытие, имеют широкое распространение среди сварщиков. Швы получаются устойчивыми к коррозии и пластичными. Высокие эксплуатационные качества включают стойкость к механическим ударам. Электродами ЦЛ-11 можно сваривать детали из нержавеющего металла.

С целлюлозным покрытием

Хорошие электроды, имеющие целлюлозное покрытие, — Кратон J422. К достоинствам относится пониженное образование пор и трещин. Высокой является прочность получаемого шва. Даже при деформации поверхности не происходит его осыпание. Большой диапазон диаметров позволяет сваривать изделия разной толщины. Работать этими электродами можно в различных положениях в пространстве.

Электроды могут успешно использоваться для обработки корневых швов при сварке трубопроводов, а также при проведении сварочных работ в труднодоступных местах.

Среди электродов с целлюлозным покрытием можно отметить ESAB Pipeweld 6010 Plus. Страна-производитель — Швеция. Областью применения является сварка корневых проходов трубопроводов из углеродистой стали. Прокалка перед началом сварочного процесса не является обязательной.

С кислым покрытием

К электродам с отличными техническими параметрами и эксплуатационными свойствами относятся АНО-24. Могут применяться для сварки конструкций различного назначения. К преимуществам относятся легкая отделимость шлаковой корки, возможность работы во всех положениях, небольшое разбрызгивание металла.

Интересное видео

Топ-3 лучших электродов для ЧЭНС, ЭКГ, ЭКГ и дефибрилляторов

Как правильно выбрать электрод

Выбор и разнообразие электродов огромны. Из-за этого многие клиенты могут не знать, какой электрод им лучше всего подходит. Возможно, самое важное, что нужно сделать перед покупкой электродов, — это тип электродов, который вам нужен; Типы электродов можно условно разделить на три категории: электроды ЭКГ / ЭКГ, электроды TENS и электроды дефибриллятора.

Электроды ЭКГ / ЭКГ

Эти электроды являются одними из наиболее распространенных, поскольку они используются для различных мониторов сердца, в первую очередь для электрокардиограмм (ЭКГ / ЭКГ). Электрокардиограммы помогают оценить и диагностировать проблемы с сердцем, измеряя электрическую активность сердца. Электроды ЭКГ прикрепляются непосредственно к коже пациента (обычно к груди, рукам и ногам) и предназначены для восприятия этих электрических токов. Эти электроды подключаются к аппарату ЭКГ через провода, по которым передаются измеряемые ими сигналы.Эти провода обычно закрепляются на задней части электродов ЭКГ после того, как они прикреплены к коже пациента, что позволяет разместить электроды до того, как необходимо будет прикрепить аппарат.

Пэды TENS

Другой метод, для которого требуются специальные электроды, — это чрескожная электрическая стимуляция нервов (или ЧЭНС). Это метод, который использует электрический импульс для облегчения боли за счет воздействия на нижележащие нервы. Этот электрический импульс доставляется через специальные подушечки TENS, которые прилегают к коже пациента.Используя терапевтический аппарат TENS (или, альтернативно, аппарат для электрической стимуляции мышц), импульс передается через подушечки TENS для лечения. Эти электроды в данном случае служат в качестве электродов и заметно отличаются от тех, что используются для ЭКГ.

Подушечки для дефибриллятора

Одним из самых узнаваемых видов медицинского оборудования, использующего электричество для терапии, диагностики или лечения, вероятно, является дефибриллятор. Эти устройства часто могут быть спасательными инструментами, поскольку они используются для «перезапуска» разряда в сердца пациентов, страдающих фибрилляцией желудочков, сердечной аритмией или желудочковой тахикардией.Самым распространенным и наиболее известным дефибриллятором является автоматический внешний дефибриллятор (AED). Эти дефибрилляторы часто хранятся в рабочих офисах, ресторанах и других общественных местах, где они могут понадобиться в экстренных случаях.

Прокладки для дефибриллятора — это электроды, используемые для передачи электрического разряда в сердце пациента во время дефибрилляции. Эти прокладки обычно доступны в нескольких размерах, которые используются в зависимости от роста пациента. Обычная прокладка дефибриллятора «взрослого» размера используется для большинства взрослых AED.Однако существуют меньшие размеры для более молодых и небольших пациентов. Важно иметь подкладку дефибриллятора подходящего размера, так как это может повлиять на эффективность AED.

Другие функции и опции

Наряду с обычным типом электродов, доступных клиентам, существует также множество дополнительных функций и опций, которые следует учитывать при покупке. Ниже приведены несколько пунктов, которые могут оказаться важными в зависимости от ваших потребностей.

Самоклеящийся

Как следует из названия, самоклеящиеся электроды предназначены для приклеивания к коже пациента с помощью клея на самом электроде.Обычно эти электроды имеют пленку, которая отслаивается, чтобы обнажить клейкую поверхность под ней. Самоклеящиеся электроды особенно полезны для электродов, таких как электроды дефибриллятора, которые обычно требуют быстрого и эффективного прикрепления из-за их использования в чрезвычайных ситуациях.

Электроды многоразового использования

Некоторые электроды предназначены для многократного использования (в отличие от выбрасывания после одного использования). Они популярны в ситуациях, когда электроды будут использоваться только одним пациентом, поскольку гигиена между пациентом не является проблемой.Из-за этого многоразовые электроды часто используются для домашнего ухода. Они, конечно, отличаются от одноразовых электродов, которые обычно используются в клинических условиях с большой нагрузкой, например, в отделениях неотложной помощи.

Факторы гигиены

Некоторые электроды оснащены специальными функциями, обеспечивающими соблюдение гигиены. Сюда могут входить специальные чистящие средства для многоразовых электродов, крышки для электродов или другие предметы для стерилизации электродов. Эти факторы особенно важны в загруженных клинических условиях, таких как отделения неотложной помощи и кабинеты врачей, в которых многоразовые электроды необходимо тщательно очищать между применениями, поскольку они используются с несколькими пациентами.

Электроды играют ключевую роль в передаче электрического тока для медицинского оборудования и методов лечения, таких как электрокардиограмма, чрескожная электрическая стимуляция нервов и дефибрилляция сердца. Следовательно, использование правильного электрода в данной ситуации может означать разницу между успешным и неудачным лечением.

Rehabmart с гордостью предлагает электроды и сопутствующие товары от проверенных производителей медицинского оборудования, таких как Independence Medical, Pepin Electrodes, North Coast Medical, Mettler Electronics, ProMed Specialties и многих других.При покупке электродов ознакомьтесь с каталогом продуктов Rehabmart, чтобы убедиться, что вы получаете продукт, наилучшим образом отвечающий вашим потребностям.

Сравнение беспроводной системы ЭЭГ с сухим электродом и обычной системы ЭЭГ с проводным мокрым электродом для клинического применения

Субъекты

Шестнадцать субъектов, которые сообщили о своем здоровье на момент записи (возраст = средний: 42,3 года, диапазон: 26–79 лет ) и 16 пациентов (возраст = средний: 71,0 года, диапазон: 50–83 года) были включены в исследование.Пациенты сообщили о нарушении субъективной памяти (SMI), но, за исключением двух, не соответствовали шкале краткого исследования психического состояния (MMSE) для легкого когнитивного нарушения. О сопутствующих заболеваниях не сообщалось. Здоровые испытуемые были набраны из студентов и сотрудников Магдебургского университета, а также из родственников пациентов с СМИ. Пациенты с ТПЗ были направлены из клиники деменции в неврологическое отделение. Субъекты включались только в том случае, если они могли понять процесс получения согласия. Никаких дополнительных критериев исключения не применялось.Текущий эксперимент проводился как часть клинического исследования и был одобрен местным комитетом по этике Университета Отто-фон-Герике. Все субъекты дали информированное согласие. Подробная информация об остроте зрения и слуха была недоступна, но все участники смогли прочитать информационный лист и понять устные инструкции.

Экспериментальные процедуры

Все записи проводились в одной комнате неврологического факультета Магдебургского университета примерно в одно и то же время дня (непосредственно перед или после полудня).Каждый сеанс записи включал последовательность из четырех компонентов, при этом испытуемые сидели в вертикальном положении: ЭЭГ в состоянии покоя (рсЭЭГ) с открытыми глазами (2 мин, чтобы испытуемые ознакомились с ситуацией записи), рсЭЭГ с закрытыми глазами (5 мин) , задача визуального внимания, которая вызвала визуальный вызванный потенциал (VEP) P100, и задачу визуального обнаружения цели, которая вызвала компонент P3 ERP. Каждый испытуемый участвовал в двух сеансах записи, в одном из которых использовалась обычная гарнитура с влажным и проводным электродом, а во втором — гарнитура с сухим и беспроводным электродом.Последовательность двух сеансов была рандомизирована и уравновешена для разных субъектов, с максимум одной неделей между сеансами записи.

Все записи были выполнены главным медицинским техническим ассистентом неврологической университетской клиники с многолетним опытом клинической ЭЭГ (регистрации как рсЭЭГ, так и вызванных потенциалов). Впоследствии все ЭЭГ были визуально проверены и оценены неврологами ЭЭГ с обширным клиническим опытом ЭЭГ. Качество сигнала дополнительно проверялось с помощью процедуры автоматического обнаружения артефактов, как описано ниже.

Барри и др. . ²⁸ и Staba ²⁹ показали, что рсЭЭГ с открытыми глазами в первую очередь отражает корковую обработку зрительного ввода. Эти процессы могут различаться между двумя сеансами записи и, таким образом, приводят к вариациям, не связанным с типом системы ЭЭГ. Поэтому мы представляем только результаты рсЭЭГ, записанные при закрытых глазах.

Кроме того, мы также сообщаем о времени, которое потребовалось для установки двух типов гарнитур, включая размещение электродов.

Регистрация ЭЭГ с использованием влажных электродов

Клинический регистратор ЭЭГ Inomed PL231 (Inomed Medizintechnik GmbH; Emmendingen, Германия) использовался для референтной записи ЭЭГ со всех 19 пассивных электродов Ag / AgCl на основе международной системы 10–20 (FP1, FP2, F7, F3, Fz, F4, F8, T3, C3, Cz, C4, T4, T5, P3, Pz, P4, T6, O1 и O2 согласно Джасперу и его коллегам (1958) ²⁴ плюс двусторонние сосцевидные отростки, которые где помещали на левую и правую мочку уха.Электрод сравнения / заземления располагался близко к Cz / Fpz.Сопротивление электродов поддерживалось ниже 5 кОм во всех местах записи и электродных площадках. Входное сопротивление усилителя ЭЭГ было> 100 МОм. Все сигналы подвергались фильтрации нижних частот с частотой отсечки 90 Гц (-3 дБ) и оцифровывались с частотой дискретизации 256 Гц (разрешение 16 бит, младший значащий бит (LSB) 0,5 мкВ, шум с укороченными входами <2,5 мкВ от пика до пика). вершина горы).

Для установки электродов и записи ЭЭГ испытуемых усаживали в удобное кресло. Коммерческий колпачок ЭЭГ (резиновая сетка, также известная как колпачок Шретера, см.рис.1) использовался для ручного размещения каждого из влажных электродов в соответствии с анатомическим расположением в соответствии с системой из 10–20 электродов (каталожный номер ²⁴ , см. ³⁰ для получения дополнительной информации). Специалист по ЭЭГ выбрал из трех возможных размеров колпачок, который лучше всего подходил бы к голове отдельного пациента. В соответствии с рекомендациями ³¹ , средняя точность этой процедуры составляет около 4 мм по сравнению с координатами, определенными лазерно-оптической процедурой в этом исследовании.

Рисунок 1

Гарнитуры ЭЭГ.Слева: сухая и беспроводная система ЭЭГ: гарнитура F1 с электродами из серебра. Модуль в верхней части гарнитуры содержит все устройства для обработки, хранения и передачи сигналов ЭЭГ. На вставке показан сухой электрод, установленный на каждом из 19 электродов 10–20. Справа: Влажная и проводная система ЭЭГ: записывающая сеть Inomed с электродами Ag / AgCl.

Запись ЭЭГ с использованием сухих электродов

Недавно разработанная CE-сертифицированная сухая ЭЭГ-гарнитура F1 (Nielsen TeleMedical, Магдебург / Германия) состоит из 19 сухих электродов, магнитно прикрепленных к гарнитуре, которая подключена к модулю, как показано на рис.1. Информированное согласие было получено от субъекта, показанного на этом рисунке, на публикацию с идентифицирующей информацией или изображениями в онлайн-публикации с открытым доступом. Этот модуль включает в себя плату с усилителем и электроникой оцифровки, которая обеспечивает беспроводную передачу сигнала на базовую станцию; однако в качестве альтернативы он может хранить до 24 часов данных ЭЭГ на встроенной микросхеме флэш-памяти, что делает возможной полную мобильность в домашней среде записи.

Регистрирующая система состоит из сухих электродов с двумя подпружиненными серебряными штырями на электрод (см. Также ^19,22,32 для аналогичных решений). Штифты доступны в двух различных длинах (12 и 15 мм) для размещения различных форма головы и объем волос, что позволяет избежать ремешка для подбородка.Установка двух выводов на электрод соответствует результатам предыдущего исследования ³² , в котором систематически оценивались различные конструкции сухих электродов, различающиеся количеством выводов (называемых в их статье «пальцами») на электрод. Эти авторы пришли к выводу, что «более редкое расположение пальцев более устойчиво к различным вариантам использования и более эффективно проникает сквозь волосы на коже головы».

ЭЭГ было записано с 19 упомянутых выше обычных 10–20 позиций сухих электродов, плюс дополнительные электроды из серебра на левом и правом сосцевидном отростке, которые были помещены на кожу головы (т.е.е. сзади, но не на мочках ушей) с помощью одноразовой наклейки. Заземляющий электрод и электрод сравнения располагались вблизи Fpz. На каждом участке электрода (кроме сосцевидных отростков) двойной подпружиненный серебряный штифт регистрировал сигналы ЭЭГ. Входной импеданс усилителя по постоянному току составляет 500 МОм, что соответствует высокому импедансу электродов, ожидаемому от сухих электродов, и среднему импедансу примерно 500 кОм, зарегистрированному в этом исследовании (см. Результаты). Чтобы свести к минимуму шум окружающей среды, мешающий сбору данных (например, близлежащие движущиеся объекты), гарнитура полностью пассивно экранирована.Кроме того, система оснащена активным контуром обратной связи через заземляющий электрод. После аналоговой фильтрации нижних частот (частота среза 95 кГц) и передискретизации с частотой 1 МГц / канал сигналы подвергались цифровой фильтрации нижних частот с частотой среза 130 Гц (-3 дБ) и, наконец, понижались до 500 Гц / канал (цифровое разрешение 24 бита). , LSB 0,04 мкВ, шум с укороченными входами <2,0 мкВ от пика до пика).

Установка сухих электродов и запись проводились на том же кресле, что и упоминалось ранее.Гарнитура с сухим электродом F1 была установлена ​​на голове субъекта тем же специалистом по ЭЭГ, который выполнял записи влажной ЭЭГ. Гарнитура F1 доступна в трех разных размерах, чтобы соответствовать разным размерам головы. После нанесения набор относительных положений электродов задается соответствующей рамкой, удерживающей электроды, что позволяет избежать смещения отдельных электродов. Тем не менее, систематическая ошибка в несколько миллиметров, влияющая на все электроды, может иметь место, что также может происходить с мокрыми электродными крышками с фиксированным расположением электродов.

Анкета для оценки принятия испытуемыми гарнитур ЭЭГ

Всех испытуемых попросили оценить уровень комфорта и удобство использования влажных и сухих систем ЭЭГ. Для этого после записи заполнили письменную анкету. Как показано в таблице 1, большинство испытуемых высказались за использование сухой ЭЭГ-гарнитуры F1. Это справедливо для приблизительно 20-минутной записи на пациента и гарнитуру (включая перерывы между четырьмя компонентами). Однако, учитывая, что несколько испытуемых выразили дискомфорт по поводу остроты контактов на сухих электродах в конце записи, возник вопрос, сможет ли гарнитура с влажными электродами в случае более длительных периодов записи (как ожидается в домашних записях) быть выгодным.Чтобы решить эту проблему, мы набрали дополнительно 22 пациента и 20 здоровых добровольцев (общий средний возраст 46,7 года, 25 женщин) и попросили их носить гарнитуру / колпачок с сухими и влажными электродами вместе с электродами в течение одного часа (как применяется той же компанией). опытный техник во всех случаях). После 20, 30 и 60 минутных интервалов испытуемые оценивали уровень комфорта по шкале Лайкерта от 1 (невыносимо) до 7 (не замечали). Уровень комфорта использования двух гарнитур также был задокументирован по той же шкале.Две гарнитуры применялись в разные дни в течение недели примерно в одно и то же время суток. Последовательность была рандомизирована и сбалансирована по двум группам субъектов. В этом случае мы замерили время наложения гарнитуры, включая подготовку электродов.

Таблица 1 Ответы испытуемых на анкету.

Задача по визуальному обнаружению цели (P3 ERP)

Испытуемые выполнили эксперимент по визуальному обнаружению цели. В парадигме обнаружения цели случайная последовательность из 60 синих или зеленых лягушек (горизонтальный угол обзора 7.5 градусов) испытуемым предъявляли с частотами 20% (синий / целевой стимул) и 80% (зеленый / стандартный стимул). См. Рис. 2A для иллюстрации экспериментальной парадигмы. Использованные стимулы синих и зеленых лягушек были дополнением Nielsen Consumer Neuroscience33.

Рисунок 2

( A ) Парадигма задачи обнаружения цели (P3): Зеленая / синяя лягушка представляет собой стандартный / целевой стимул с частотой появления 80/20%. Изображения лягушки любезно предоставлены Nielsen Consumer Neuroscience.ISI = интервал между стимулами; SOA = асинхронность начала стимула. ( B ) Задача на зрительное внимание: стимул шахматной доски, чтобы вызвать P100 VEP.

Испытуемые были проинструктированы нажимать кнопку компьютерной мыши, когда они видели цель: синюю лягушку. Нажатие кнопки должно произойти в течение 100–800 мс после появления стимула, чтобы его можно было включить в последующий анализ. Длительность стимула составляла 0,9 с при асинхронности начала стимула 1,8 с (SOA). Задание длилось 108 секунд. Поскольку пациенты, как правило, не могли выполнять более длительные экспериментальные задачи, мы выбрали эту короткую версию задачи по обнаружению цели.Для сопоставимости мы установили одинаковую продолжительность как для пациентов, так и для контрольной группы.

Задача на визуальное внимание (P1 VEP)

Прямоугольная сетка 18 × 12 из чередующихся черных и белых квадратов в шахматном порядке (горизонтальный угол всего экрана 26,5 градусов, см. Рис. 2B) с инвертированием черного и белого цветов через каждые 0,6 секунды (т.е. SOA = 0,6 секунды) было представлено на экране компьютера, чтобы вызвать P1 VEP. Это наиболее часто используемая задача в клинических условиях для выявления VEP.Испытуемые были проинструктированы смотреть на фиксирующий крест, который располагался в центре экрана. Задание состояло из 200 разворотов паттернов и длилось 120 секунд.

Обработка данных

Вся численная обработка выполнялась с использованием Matlab версии R2015b ( The Mathworks ).

Все методы были выполнены в соответствии с соответствующими инструкциями и правилами.

Ссылка

Данные ЭЭГ в состоянии покоя (rsEEG) были повторно привязаны к общему среднему эталону, основанному на всех 19 электродах в положении 10–20.Для обеих зрительных задач данные ЭЭГ были повторно привязаны к среднему значению электродов Т3 и Т4. P3 ERP обычно относятся к сосцевидным электродам ³⁴ . Однако, учитывая, что в нашем эксперименте положения электродов сосцевидного отростка немного различались между двумя регистрирующими системами (как описано выше), между двумя системами могли возникнуть систематические различия, если бы мы использовали электроды сосцевидного отростка в качестве эталона. Поэтому мы изменили эту стандартную ссылку на среднее значение для электродов T3 / T4, что привело к небольшому изменению топографии P3.Важно отметить, что эта схема привязки была реализована в обеих системах, что сделало результаты сопоставимыми.

Обнаружение артефактов и спектральный анализ

Перед запуском любой процедуры обнаружения или удаления артефактов каждая кривая ЭЭГ была отправлена ​​на фильтр верхних частот с частотой 1 Гц и режекторный фильтр с частотой 50 Гц и 100 Гц для удаления линейного шума. Затем артефакты были идентифицированы с помощью порогового критерия, примененного к разностному сигналу (то есть сумма абсолютных разностей (SAD)), вычисленного для временного окна, равного 0. 5 сек и порог 8 мВ / сек. Эти артефакты могли нарушить процедуру удаления EOG (см. Ниже) и поэтому были заменены нулями только для этой процедуры, после чего значения исходного сигнала были восстановлены.

Мигание глаз определялось по сходству формы и топографии с заранее заданным фиксированным шаблоном. На рсЭЭГ, записанной при закрытых глазах, таких артефактов не наблюдалось. Эпоха 1500 мс была сосредоточена вокруг каждого события ЭОГ, увеличивая преобладание ЭОГ по сравнению с лежащей в основе ЭЭГ.Преобразование минимальной доли шума (MNF) ^35,36 было применено ко всем каналам ЭЭГ той эпохи. Преобразование MNF выводит набор компонентов, которые различаются по отношению сигнал / шум, где шум в данном случае отражает ЭЭГ. После удаления компонента с наибольшим отношением сигнал / шум обратный MNF приводит к исходному сигналу с в значительной степени удаленным артефактом EOG.

Затем спектральные измерения были применены для идентификации артефактов, не обнаруженных предыдущими методами. Для этого был проведен спектральный анализ по методике Welch ³⁷ .Данные были сегментированы на двухсекундные эпохи с перекрытием 50%. Каждый сегмент был обработан функцией Бартлетта (= треугольник). Спектральная декомпозиция проводилась с помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ). Абсолютные значения мощности спектрального диапазона были вычислены для следующих частотных диапазонов: Delta1 (1–1,5 Гц), Delta2 (1,5–4 Гц), Theta (4–8 Гц), Alpha (8–13 Гц), Beta (13–30 Гц). Гц), Гамма1 (30–47 Гц), Гамма2 (53–95 Гц). Частотные полосы Delta1 были включены для захвата медленных флуктуаций, а две гамма-полосы были включены для захвата высокочастотного шума.Эти полосы частот были включены только для целей обнаружения артефактов и не имели отношения к клиническим применениям; поэтому мы сосредотачиваем наши последующие спектральные анализы на Delta2, Theta, Alpha и Beta. Затем для каждой полосы частот была определена медиана этих значений мощности по всем сегментам и всем каналам. Эпоха канала была помечена как артефактная и исключалась из последующего анализа, если мощность его полосы упала ниже медианы 0,1 * или превысила значение медианы 20 * соответствующей полосы частот.

Наконец, сегменты (rs EEG) или эпохи (EP) отклонялись как артефакты, если абсолютные амплитуды превышали пороговое значение, в 5,5 раз превышающее стандартное отклонение, вычисленное для всей записи в каждом канале соответствующей задачи.

Восприимчивость к линейному шуму 50 Гц

Чтобы сравнить восприимчивость двух записывающих систем к линейному шуму, мы усреднили спектр мощности рсЭЭГ в диапазоне частот 49–51 Гц.

Расчет абсолютных значений мощности спектральной полосы rsEEG

На втором этапе спектральный анализ rsEEG был повторен, применяя ту же процедуру, что описана выше, однако удаляя все сегменты, идентифицированные как артефакты по вышеупомянутым критериям, и пропуская верхний проход и режекторная фильтрация, упомянутая выше.Абсолютные значения мощности спектрального диапазона были вычислены для следующих частотных диапазонов, которые обычно указываются в клинических настройках ЭЭГ: Дельта (1,5–4 Гц), Тета (4–8 Гц), Альфа (8–13 Гц), Бета (13–13 Гц). 30 Гц).

Задача анализа визуального обнаружения цели (P3) и внимания (VEP)

Компонент P3 ERP был извлечен из всех эпох без артефактов только с правильными испытаниями, взяв разницу между усредненным ответом на целевой и стандартный раздражители. Длина эпохи составляла 1200 мс, включая интервал перед стимулом 500 мс.В результате использования эталона T3 / T4 (в отличие от стандартного эталона сосцевидного отростка) наибольшая амплитуда P3 наблюдалась в O1 и O2, а не в центральных участках средней линии. Пиковая задержка P3 была получена из формы волны, наблюдаемой путем усреднения по всем объектам, по местоположениям электродов O1 и O2 и по обеим системам регистрации (сухой / влажный электроды). Амплитуды P3 в O1 и O2 для каждой системы записи определялись путем взятия среднего значения амплитуды сигнала P3 в диапазоне задержки от 350 до 440 мс, представляя интервал, симметрично центрированный вокруг пиковой задержки в 395 мс.

P100 VEP был извлечен путем усреднения всех эпох без артефактов и вычитания базовой амплитуды перед стимулом. Длина эпохи составляла 700 мс, включая интервал перед стимулом 200 мс. Задержка P100 VEP была получена из формы волны, наблюдаемой путем усреднения по всем объектам, положениям электродов O1 и O2 и обоим сеансам записи (с сухими и влажными электродами). Амплитуды P100 в O1 и O2 для каждой записи определялись путем взятия среднего значения амплитуды сигнала P100 в диапазоне задержки от 100 до 130 мс, представляя интервал, симметрично центрированный вокруг пиковой задержки 115 мс.

Визуальная оценка клиническими неврологами

Все записи rsEEG (Inomed и F1) были визуально оценены двумя клиническими неврологами с большим опытом работы с EEG, которые не знали об используемой системе EEG. Их попросили сообщить как о типе спонтанной или фоновой активности ЭЭГ, так и о потенциальных патологических признаках ЭЭГ, руководствуясь рекомендацией Немецкого общества клинической нейрофизиологии (DGKN) ³⁸ .

Статистический анализ

Мы провели статистическое сравнение вышеупомянутых показателей результатов между влажной и сухой системами ЭЭГ с помощью критерия ранжирования знаков Вилкоксона, поскольку этот непараметрический тест не предполагает нормальных распределений.В частности, значения мощности спектральной полосы не соответствуют этому предположению ³⁹ . Соответственно, в разделе результатов мы сообщаем z-значение аппроксимирующего нормального распределения, связанного с критерием знакового ранга, и соответствующее ему p-значение. Множественные сравнения были скорректированы с помощью процедуры ложного обнаружения (FDR), предложенной ⁴⁰ .

Урок 3 — Электроды с покрытием для сварки низкоуглеродистой стали

Урок 3 — Электроды с покрытием для сварки низкоуглеродистой стали © АВТОРСКИЕ ПРАВА 2000 ГРУППА ЭСАБ, ИНК.УРОК III 3,4 ВЫБОР ПРАВИЛЬНОЙ СТАЛЬНОЙ СТАЛИ С ПОКРЫТИЕМ ЭЛЕКТРОД Многие факторы необходимо учитывать при выборе подходящего электрода для конкретного применения. Следует учитывать следующие моменты: тип базы Металл — мягкая сварка стали или низкоуглеродистых сталей (содержание углерода ниже 0.30%) с электродами с покрытием из низкоуглеродистой стали не представляет проблем при растяжении. прочность обеспокоена, так как растяжение прочность металла шва обычно превышает предел прочности основного металла. Однако важен химический состав основного металла. Сварные швы сделано на свободной механической обработке стали с относительно высоким содержанием серы будут пористыми, если они не будут сварены. с электродом с низким содержанием водорода например E7018. Иногда некондиционная сталь или мягкая стали сомнительных анализа встречаются.В этом случае один из типов с низким содержанием водорода будет быть лучшим выбором. б) Должность принадлежащий Сварной шов — положение сварного шва определит, будет ли электрод во всех положениях либо следует использовать электрод плоского и горизонтального типа. Более высокие сварочные токи, и поэтому, при плоской или горизонтальной сварке возможны более высокие скорости наплавки. Всякий раз, когда возможно, работа должна быть позиционирована как для простоты сварки, так и для достижения наилучшего качества сварки скорость.в) Доступен Оборудование — Электрод выбор будет зависеть от того, идет ли сварка на переменном или постоянном токе машины доступны. Если доступны оба тока, рассмотрите эти общие факты. 1. Для самое глубокое проникновение, используйте обратную полярность постоянного тока (положительный электрод). 2. Для меньшего проникновения и более высокая скорость осаждения, используйте прямую полярность постоянного тока (электрод Отрицательный). 3. Для свобода дуги, используйте переменный ток. г) пластина Толщина — при сварке листовой металл, электроды с низким проникновением должны быть выбранным.Для более тяжелой пластины может потребоваться электрод с глубоким проникновением. Очень тяжелый пластина может потребовать глубоко проникающего электрода для начального или корневого прохода, и более высокое осаждение тип для успешных пасов. д) Подгонка — Некоторые электроды больше подходят для перекрытия зазоров, чем другие. между свариваемыми элементами. Этот называется «плохая установка», и некоторые производители электродов производить электроды, специально разработанные для этой цели. е) Сварка Расходы — Основными факторами, влияющими на затраты на сварку, являются труд и накладные расходы, скорость наплавки, эффективность используемого электрода и стоимости электро-

Факторы для выбора правильного электрода

В то время как многие компании обратились к процессам сварки проволокой, чтобы ускорить производство и упростить обучение, сварка штучной сваркой по-прежнему занимает видное место в отраслях промышленности — при монтаже металлоконструкций, строительстве трубопроводов, небольших производственных работах и ​​операциях по техническому обслуживанию / ремонту и т.

В некоторых случаях стержневые электроды, используемые в процессе, лучше соответствуют механическим и химическим свойствам материалов, используемых в данной области применения. В других ситуациях все зависит от спецификаций процедуры сварки или набора навыков имеющейся рабочей силы. Кроме того, поскольку процесс сварки штучной сваркой очень портативен (не требует внешнего защитного газа), это хороший выбор, когда мобильность является важным фактором.

В основе сварки штангой, как и любого другого процесса сварки, лежит присадочный металл.Штучные электроды доступны из различных сплавов, водородных обозначений и диаметров. Знание того, какой продукт подходит для данной области применения, является ключом к достижению стабильного качества сварных швов и избежанию простоев на доработку.

ОЦЕНКА ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА
Цель выбора стержневого электрода — определить, какой из них обеспечивает наилучшие свойства для данной области применения. Наплавленный металл шва должен максимально соответствовать свойствам основного материала и иметь примерно одинаковый состав и физические свойства. С этой целью очень важно определить прочностные характеристики и химический состав основного материала, прежде чем делать выбор.

Брюс Моррет обсуждает присадочные металлы, включая трубчатую проволоку, сплошную проволоку и стержневые электроды, представленные на выставке FABTECH 2011 в Чикаго. Он также делится новостями об алюминиевых проводах MAXAL.

В некоторых случаях, особенно при обслуживании / ремонте, основной материал может быть неизвестен. Учтите следующие факторы, чтобы помочь с идентификацией.Во-первых, определите, является ли основной материал магнитным, что указывает на то, что это углеродистая или легированная сталь. Если основной металл немагнитен, то, скорее всего, это марганцевая сталь, аустенитная нержавеющая сталь серии 300 или сплав цветных металлов, например алюминий, латунь, медь или титан.

Затем, если основной материал неизвестен, может быть полезно использовать «сенсорный тест» шлифовальной машины, чтобы идентифицировать его. Больше вспышек в искрах, когда шлифовальная машина касается материала, указывает на более высокое содержание углерода, например, связанное со сталью класса A36.

Наконец, определите, «вгрызается» ли долото в основной металл или отскакивает от него. Долото вгрызается в более мягкий металл, такой как низкоуглеродистую сталь или алюминий, и отскакивает от более твердых металлов, таких как высокоуглеродистая сталь, хромомолибден или чугун. В совокупности эти тесты могут дать хорошее представление об имеющемся основном материале и помочь упростить выбор стержневого электрода.

СОГЛАСОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ НА РАЗРЫВ
Предотвращение растрескивания или других нарушений сплошности сварного шва имеет решающее значение в любом сварочном процессе и может быть достигнуто путем надлежащего подбора прочности на растяжение основного материала и присадочного металла. Прочность стержневого электрода на растяжение можно определить по первым двум цифрам классификации Американского сварочного общества (AWS), напечатанной сбоку.

Например, число «60» на электроде AWS E6011 указывает на то, что присадочный металл образует сварной шов с минимальной прочностью на растяжение 60 000 фунтов на квадратный дюйм и, как следствие, будет хорошо работать со сталью с аналогичной прочностью на растяжение.

ТОК СВАРКИ
Некоторые стержневые электроды можно использовать только с источниками питания переменного или постоянного тока, в то время как другие электроды совместимы с обоими.Важно, чтобы стержневой электрод соответствовал доступному источнику питания, чтобы получить наилучшие результаты.
Чтобы определить правильный тип тока для конкретного стержневого электрода, обратитесь к четвертой цифре классификации AWS, которая представляет тип покрытия, совместимого с данным сварочным током.

Например, стержневой электрод, оканчивающийся на ‘0’, имеет покрытие с высоким содержанием целлюлозы натрия, что делает его совместимым для сварки DCEP (положительный электрод), тогда как электрод, заканчивающийся на ‘8’, имеет покрытие из порошка калия и железа с низким содержанием водорода и может может использоваться для сварки DCEP, DCEN (отрицательный электрод) и сварки на переменном токе.См. Рисунок 1 в качестве дополнительной справочной информации о покрытиях стержневых электродов и сварочных токах.

Тип тока также влияет на профиль провара сварного шва. Например, DCEP-совместимый продукт, такой как стержневой электрод AWS E6010, обеспечивает глубокое проплавление и создает чрезвычайно плотную дугу. Он также обладает способностью «прокапывать» ржавчину, масло, краску и грязь.

И наоборот, DCEN-совместимый продукт, такой как стержневой электрод AW E6012, обеспечивает мягкое проплавление и хорошо работает при соединении двух стыков или сварке на более высоких скоростях.Это также хороший выбор для сильноточных угловых сварных швов, выполняемых в горизонтальном положении. Электроды, совместимые с переменным током, такие как AWS E6013, создают мягкую дугу со средним проваром и могут использоваться для сварки чистого нового листового металла.

ТОЛЩИНА И СОСТОЯНИЕ ОСНОВНОГО МЕТАЛЛА
Толщина или тонкость основного материала также будет влиять на процесс выбора стержневого электрода. Штучный электрод с максимальной пластичностью и низким содержанием водорода — особенно хороший выбор для предотвращения растрескивания на более толстых материалах основы.

Например, стержневые электроды с классификационными номерами AWS, оканчивающимися на 15, 16 или 18, обладают превосходными свойствами, способными выдерживать остаточное напряжение, которое может накапливаться в сварных швах на толстых участках.
Для тонких материалов важно выбрать стержневой электрод, создающий мягкую дугу. AWS E6013 — хороший выбор для предотвращения прожига или искажения. Штучные электроды меньшего диаметра также являются хорошим вариантом для сварки более тонких материалов, поскольку они обеспечивают неглубокий провар, чтобы предотвратить подобные проблемы.

Помимо выбора стержневого электрода на основе толщины или тонкости материала, важно оценить конструкцию соединения и подгонку. Например, при работе с стыком с плотной посадкой или стыком без фаски, стержневые электроды, обеспечивающие хорошее проникновение — продукт AWS E6010 или E6011 — являются лучшим выбором для обеспечения полного сплавления.

И хотя всегда рекомендуется удалять прокатную окалину, ржавчину, влагу, краску и жир с основного материала перед сваркой — чистые основные материалы помогают предотвратить пористость и увеличить скорость движения — если это невозможно, дуги, созданные AWS E6010 или E6011, прилипают электроды также способны прорезать такие загрязнения.
Штучный электрод, такой как AWS E6012, подходит для сварки материалов с широкими корневыми отверстиями, так как этот продукт создает вогнутую поверхность сварного шва, подходящую для перекрытия зазоров и выполнения швов с разделкой кромок.

ПОЛОЖЕНИЕ СВАРКИ
В идеале все сварные швы можно было бы выполнять в плоском положении сварки; это самый простой способ получить контроль над сварочной ванной и добиться наилучшего качества сварки. Однако, поскольку это нереально, очень важно выбрать стержневой электрод, который может адаптироваться к положению сварного шва.

Чтобы определить, для какой позиции (позиций) подходит конкретный электрод, обратитесь к третьей цифре в классификации AWS. Эти стержневые электроды с цифрой «1» можно использовать для сварки в плоском, горизонтальном, вертикальном и потолочном положениях. Те, у которых есть «2», могут использоваться только для плоской и горизонтальной сварки.

ЗНАЙТЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И УСЛОВИЯ ОБСЛУЖИВАНИЯ
Перед тем, как выбрать стержневой электрод, убедитесь, что вы оценили условия, в которых будет находиться сварная деталь на протяжении всего срока службы.Если он будет использоваться в условиях высоких или низких температур или подвергаться повторяющимся ударным нагрузкам, стержневой электрод с низким содержанием водорода и более высокой пластичностью может помочь снизить вероятность растрескивания сварного шва. Кроме того, обязательно проверяйте характеристики сварки при работе с критически важными объектами, такими как изготовление сосудов высокого давления или котлов.

В большинстве случаев эти технические требования к сварке требуют использования специальных типов стержневых электродов, которые могут выдерживать повышенные температуры в течение более длительных периодов времени и / или предотвращать коррозионную стойкость.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ МЫСЛИ О ПРИКЛЮЧАЮЩИХ ЭЛЕКТРОДАХ
Клещевой электрод, используемый в приложении, может существенно повлиять на качество окончательного шва. Вышеупомянутые факторы являются хорошим началом в преодолении трудностей, связанных с выбором правильного стержневого электрода для конкретного применения.

Однако, учитывая широкий спектр доступных стержневых электродов, для одного применения может существовать несколько решений. Для получения дополнительной помощи при выборе стержневого электрода проконсультируйтесь с проверенным поставщиком сварочных материалов или производителем присадочного металла.

границ | Протокол сравнения сухих и влажных электродов ЭЭГ во время сна

Введение

Польза сна для физического и психического здоровья очевидна. Однако спокойный ночной сон может оказаться трудным делом. Качество сна является критическим параметром для спокойного сна. Современные носимые технологии сна, такие как умные часы и наручные, наручные и повязки на голову, нацелены на оценку качества сна, предоставляя подробную информацию о макроструктуре сна, т.е.е., временная организация ночи по стадиям сна. Однако качество сна зависит как от макро-, так и от микроструктуры сна, причем последняя является идентификацией и количественной оценкой специфических для сна нейрофизиологических событий (Malinowska et al., 2006).

В то время как макроструктуру сна можно в ограниченной степени контролировать с помощью носимых устройств, основанных на движении, и отображать ее в виде гипнограммы в масштабе времени в часах, подробную информацию о макро- и микроструктуре можно получить только путем записи электроэнцефалограммы (ЭЭГ). спящего мозга.Следовательно, ЭЭГ является частью каждой научной и клинической оценки сна. Однако эта оценка обычно включает посещение лаборатории, использование стационарных усилителей, а также принуждение участников к засыпанию в незнакомой обстановке, что может привести к хорошо известному эффекту первой ночи (Toussaint et al., 1997). Этот эффект первой ночи вместе со значительной вариабельностью сна от ночи к ночи, даже в контролируемых условиях (Buckelmüller et al., 2006), ограничивает достоверность оценки за одну ночь в исследовательских или клинических условиях.

Следовательно, очень желательно записывать ЭЭГ во сне с помощью простого, удобного и недорогого мобильного устройства в условиях свободного проживания в течение длительных периодов времени. Сухие электроды могут составлять основной компонент такого устройства, поскольку они многоразовые, недорогие и способны устанавливать достаточный электрический контакт с кожей без необходимости нанесения геля для электродов. Однако использование альтернативных электродов для записи сна неочевидно, поскольку ограниченные возможности позиционирования и измененные контактные свойства могут повлиять на производные параметры сна, включая микро- и макроструктуру сна.Следовательно, при каждом введении электродов нового типа для мониторинга сна важно тестировать и характеризовать их для конкретного применения.

Важность оценки структуры сна

Несмотря на то, что общая макроструктура сна демонстрирует высокую изменчивость между ночами даже у одного и того же человека, можно утверждать, что ночь за ночью спящий мозг циклически проходит различные стадии сна повторяющимся образом. Если этот своеобразный режим сна становится ненормальным, это свидетельствует о различных неблагоприятных состояниях здоровья (Luyster et al., 2012), таких как ишемическая болезнь сердца (Ayas et al., 2003) или ожирение и сахарный диабет 2 типа (Tan et al., 2018).

ЭЭГ является основой для организации ночного сна, эпоха за эпохой, по различным стадиям сна (Iber et al., 2007). Сон обычно подразделяется на сон с быстрым движением глаз (REM) и сон с небыстрым движением глаз (NREM). NREM-сон далее подразделяется на стадии сна N1, N2 и N3, что отражает увеличение глубины сна, то есть N1 представляет легкий сон, а N3 — глубокий сон.Во время медленного сна происходят отдельные события ЭЭГ с типичными частотами: медленные волны (0,5–4 Гц), К-комплексы (одиночные медленные волны) и веретена сна (10–16 Гц). Возникновение любого из них является признаком стадии сна N2. Медленные волны и сонные веретена продолжают возникать на стадии самого глубокого сна N3, где медленные волны с размахом от пика до пика не менее 75 мкВ доминируют по меньшей мере в 20% оцениваемой эпохи.

Медленные волны и веретена сна представляют особый интерес, поскольку они тесно связаны с консолидацией памяти (Rasch and Born, 2013) и восстановительными функциями (Vyazovskiy and Harris, 2013; Tononi and Cirelli, 2014). Некоторые характеристики их морфологии изменяются в зависимости от предшествующих когнитивных проблем во время бодрствования, т. Е. Амплитуда и наклон медленных волн увеличиваются, когда им предшествует определенный опыт обучения (Huber et al., 2004; Molle et al., 2004), и уменьшаются, когда кодирование информации было предотвращено (Huber et al., 2006). Кроме того, медленные волны являются основным биомаркером давления сна, т. Е. Стремления заснуть (Dijk et al., 1993; Borbély and Achermann, 1999). Вместе с веретенами сна они составляют важную часть микроструктуры сна.

Обычно макроструктура сна описывается гипнограммой, которая определяется путем оценки трех ЭЭГ (лобной, центральной и затылочной), двух ЭОГ и одного отведения ЭМГ подбородка. Однако один лобный электрод, привязанный только к контралатеральному сосцевидному отростку, может улавливать большую часть текущих нейрофизиологических событий во время сна, поскольку медленные волны наиболее выражены на лобных областях как у молодых, так и у пожилых людей (Landolt and Borbély, 2001), и во время сна веретена обычно находятся над лобно-центральными областями (Cox et al., 2017). Однако альфа-активность (спектральная мощность от 8 до 12 Гц), важный маркер начала стадии сна N1, наиболее выражена в затылочных электродах. Соответственно, когда оценка, основанная на одном фронтальном отведении ЭЭГ, сравнивается с оценкой трех отведений, согласие N2 и N3 высокое, тогда как согласие N1 ниже.

Тип электродов, используемых в переносных ЭЭГ-системах

Для получения высококачественной ЭЭГ с помощью носимого устройства существенным требованием является использование электродов с высокими рабочими характеристиками.Электроды должны обеспечивать хороший и постоянный электрический контакт с кожей и, следовательно, иметь низкое сопротивление. Контакт электрода с кожей может быть обеспечен либо путем добавления проводящего геля между электродом и кожей, либо путем использования проводящего материала с высокой контактной поверхностью, обеспечивающей электрический контакт.

Предварительно гелированные электроды ранее использовались в носимых ЭЭГ-системах для измерения ЭЭГ во время ночного сна с высоким качеством сигнала, но необходима замена после каждого измерения, что делает их неэкономичными в случае длительного использования.Следовательно, замена предварительно гелеобразных электродов многоразовыми сухими электродами в фиксированных положениях в интегрированном устройстве снизит затраты и повысит удобство использования носимых систем ЭЭГ.

измерения ЭЭГ могут быть выполнены с помощью различных типов многоразовых сухих электродов. Электроды игольчатого типа предназначены для доступа к коже головы через густые волосы, но, поскольку они не прикрепляются к коже напрямую, они обладают тем недостатком, что они подвержены сильным артефактам движения и могут менять положение в течение ночи (Li et al., 2016). Следовательно, они требуют высокого давления на кожу головы для обеспечения высокого качества сигнала, что вызывает дискомфорт и даже боль при длительном использовании (Gao et al., 2018). Электроды из щетины с более мягкими стержнями воспринимаются более удобными, но все же требуют высокого контактного давления, особенно после длительного использования без повторного покрытия (Grozea et al., 2011). В отличие от штыревых электродов, плоские электроды не вызывают боли или дискомфорта, поскольку они мягкие, гибкие и обеспечивают низкий контактный импеданс при высокой контактной поверхности.С другой стороны, из-за их большего размера они требуют очищенной или подготовленной кожи для обеспечения достаточного контакта с кожей. Это ограничивает их применение фронтальным (т.е. на лбу) положением электродов.

Методы оценки электродов, используемых в носимых ЭЭГ-системах

Для оценки и анализа сна сухие электроды должны быть достаточно устойчивыми к артефактам, которые могут возникнуть во время сна (например, движение и потоотделение), и не создавать дополнительных помех.Кроме того, они должны обладать электрическими и физическими свойствами, которые позволяют регистрировать важные характеристики сна, такие как медленные волны и веретена. В общем, электроды ЭЭГ должны иметь низкое контактное сопротивление кожи, чтобы предотвратить ослабление сигнала и несоответствие импеданса, что является основной причиной неэффективного подавления синфазного сигнала, т. Е. Способности дифференциального усилителя подавлять сигналы, общие для обоих электродов (Ferree et al. др., 2001). Спецификации электродов, особенно для носимых устройств, должны включать определенный уровень допуска к несовершенному размещению неопытными пользователями, которое может вызвать дополнительные артефакты.

Важность оценки качества данных носимых систем ЭЭГ была определена, но существует лишь несколько исследований, в которых изучается качество сигнала относительно электродов (Radüntz, 2018), а стандартизированная методология отсутствует (Casson, 2019). Предыдущая работа, в которой оценивалась пригодность электродов специально для сна, уделяла большое внимание сравнению макроструктуры полученных образцов сна. Например, характеристики, необходимые для оценки сна, оцениваются для тестирования новой матрицы сухих электродов вокруг уха (Sterr et al., 2018). Главный интерес представляют соглашение Бланда-Альтмана и корреляции Пирсона параметров макроструктуры, полученных после подсчета баллов, таких как продолжительность стадий сна. Кроме того, параметры сравниваются от эпохи к эпохе (Griessenberger et al., 2013; Sterr et al., 2018). В технико-экономическом обосновании установки электродов на основе татуировок для сна, четыре ночи были записаны в доме испытуемых, и сон оценивался экспертом для качественной оценки ЭЭГ и визуального определения того, является ли типичный режим сна (например,г., веретена и медленные волны) (Шустак и др., 2019). Вводя дополнительные количественные показатели, Ferster et al. (2019) сравнивают корреляцию среднеквадратичной мощности в дельта (0,5–4 Гц) и сигма (10–15 Гц) диапазонах во время медленного сна. В этом сравнении используются два отдельных портативных усилителя, разработанных для домашнего скрининга сна, эталонная система которых является клинически признанным устройством. Проблема использования двух полностью отдельных систем заключается в синхронизации времени между усилителями, которая приводит только к визуальному и качественному сравнению или большим окнам сравнения (Ferster et al., 2019). Чаще всего сравнительные исследования электродов основываются на одной системе усилителя, которая имеет общий опорный (и заземляющий) электрод любого типа, что позволяет проводить корреляционный анализ во временной области, но может вносить нежелательные искажения в противоположный канал (Casson, 2019). Последовательное тестирование различных конфигураций однотипных электродов невозможно при физиологическом мониторинге из-за сильной зависимости сигнала от времени. Даже в лабораторных исследованиях количественная оценка микроструктуры сна редко оценивается во время тестирования электродов.Кроме того, различия между различными системами ЭЭГ и электродами также могут быть сопоставлены с факторами, отличными от технологической изменчивости, такими как вариативность предмета и сеанса (Melnik et al., 2017). Следовательно, важно контролировать эти эффекты при сравнении электродов. Насколько нам известно, оценка качества электродов ЭЭГ вне контролируемых лабораторных условий и включающая подробный анализ микро- и макроструктуры сна, а также сравнение с электродом сравнения, еще не проводилась.Таким образом, не существует установленной методологии для объективной оценки и сравнения электродов для сна.

Нашей целью было разработать воспроизводимый протокол тестирования электродов, который позволил бы сравнить основные характеристики для характеристики макро- и микроструктуры сна и выявить различия и ограничения, возникающие при использовании в естественных условиях. В частности, мы оценили пригодность электродов для оценки ночного сна в домашних условиях.Кроме того, мы исследовали качество сигнала и чувствительность к артефактам, чтобы оценить, будут ли электроды достаточно надежными для неконтролируемой записи ЭЭГ во сне.

Материалы и методы

Мы разработали протокол испытаний, следуя реалистичной процедуре, в которой новые плоские сухие электроды сравниваются с уже известными электродами, предварительно загущенными в гель. Это включало в себя проектирование установки усилителя, которая позволила бы одновременную регистрацию ЭЭГ сна с использованием двух типов электродов в естественных условиях, проведение сбора таких данных и разработку параметров анализа и оценки, которые включают соответствующие макро- и микроструктуру сна. метрики.

Электроды

Мы оценили эффективность нового поколения сухих плоских электродов (Dr) и самоклеящихся предварительно гелеобразных (Pg) электродов. Электроды Dryode ^TM (IDUN Technologies, CH, рис. 1B) представляют собой комбинацию проводящего текстиля и полимеров. Они состояли из трикотажной нейлоновой ткани, покрытой серебром, с площадью сенсора 18–20 мм. ² . Электроды Pg (Ambu ^® Neuroline 720-00-S, Ambu A / S, DK, рис. 1A) были одноразовыми и продавались специально для ЭЭГ во сне.В них использовался сенсорный материал Ag / AgCl с площадью сенсора 18 мм ² и площадью геля 95 мм ² .

Рисунок 1. Проверенные электроды. ( A , слева) Предварительно гелированные электроды Ambu ^® Neuroline 720 (Ambu A / S, DK) и (B , справа) электроды Dryode ^TM (IDUN Technologies, CH).

Конструкция электрода Dr оптимизирует адгезию к коже, что снижает шумовые артефакты (Stauffer et al., 2018).Мы сочли этот электрод особенно интересным для приложений мониторинга сна из-за импеданса контакта с кожей ниже 50 кОм⋅см ² (Stauffer et al., 2018). Кроме того, изгибаемая конструкция позволяет прикреплять электроды к изогнутым участкам (например, сосцевидным отросткам) и проводить измерения в течение длительного времени с высоким комфортом и без раздражения кожи (Stauffer et al., 2018). Однако до настоящего времени эти электроды не были утверждены для использования в исследованиях ночного сна и поэтому представляли интерес для сравнения электродов.

Сбор данных

Эксперименты

Мы разработали наши эксперименты для сбора одновременных записей с электродов Dr и Pg в идентичных условиях во время ночного сна. Эксперименты были задуманы с учетом реалистичной домашней обстановки. Исследование было проведено в соответствии с Хельсинкской декларацией и одобрено институциональным этическим комитетом (ETH EK 2017-N-67).

Два идентичных усилителя биосигнала MHSL-SleepBand (SB) с высококлассным 8-канальным 24-битным аналого-цифровым преобразователем (ADS1299, Texas Instruments Inc., США) были созданы для измерения ЭЭГ (Ferster et al., 2019). Каждый SB питался от литиевых аккумуляторов (2600 мАч, 3,63 В, 9,5 Втч). SB — это мобильная система мониторинга сна, которая обеспечивает записи ЭЭГ исследовательского качества и бортовую обработку в реальном времени, специально разработанную для исследования сна. Усилители были настроены с двумя различными конфигурациями электродов (SB _Dr или SB _Pg , рисунок 2). SB _Dr (усилитель 1) был привязан и заземлен к электродам Dr (REF _Dr и GND _Dr ), тогда как SB _Pg (усилитель 2) был привязан и заземлен к электродам Pg (REF _Pg и GND _Pg ).Оба усилителя регистрировали общий сигнал синхронизации 1 Гц. Для записи ЭЭГ электрод Dr помещался на правый лоб (соответствует Fp2, EEG _Dr ), тогда как электрод Pg располагался на лбу слева (соответствует Fp1, EEG _Pg ). Электроды сравнения (REF _Dr и REF _Pg ) были размещены на противоположной стороне, заземляющие электроды (GND _Dr и GND _Pg ) на ипсилатеральном сосцевидном отростке по отношению к соответствующему переднему электроду.Оба прибора одновременно измеряли ЭЭГ _Dr и ЭЭГ _Pg с помощью разветвителей. SB _Dr измерил ЭЭГ _Dr и ЭЭГ _Pg со ссылкой на REF _Dr и заземлен на GND _Dr , в результате чего были получены отведения EEG _DrDr и EEG _PgDr (индекс отведения представляет используемый тип электрода для получения ЭЭГ с указанием типа электрода сравнения / заземления). SB _Pg измерял EEG _Dr и EEG _Pg со ссылкой на REF _Pg и заземлен на GND _Pg , что привело к отведениям EEG _DrPg и EEG _PgPg .Следовательно, EEG _DrDr и EEG _PgPg относятся к отведению ЭЭГ, полностью основанному на электродах Dr и Pg, соответственно. С помощью EEG _DrPg и EEG _PgDr мы разобрали ЭЭГ и электрод сравнения, что позволило изучить, является ли ЭЭГ или электрод сравнения ответственным за потенциально плохой сигнал. Мы сравнили ЭЭГ _DrDr с ЭЭГ _PgPg , поскольку ЭЭГ _PgPg успешно использовалась для получения ЭЭГ во время ночного сна с использованием той же конфигурации SB-электродов и не уступила сертифицированной системе (Ferster et al., 2019). Кроме того, SB _Pg записал электроокулограмму (EOG _PgPg ), а также левую и правую электромиограммы (LEMG _PgPg и REMG _PgPg ) отводов. В предлагаемом анализе сигналы ЭОГ и ЭМГ в дальнейшем не исследовались. Все каналы записывались с частотой дискретизации 250 Гц. Набор электродов Dr использовался повторно и протирался спиртовыми салфетками после каждой записи. Для каждой новой записи применялся новый комплект электродов Pg.

Рисунок 2. Настройка усилителя. Усилитель 1 (красный, SB _Dr ) измеряет ЭЭГ _DrDr и ЭЭГ _PgDr , будучи привязанным (REF _Dr ) и заземленным (GND _Dr ) к электродам Dr. Усилитель 2 (синий, SB _Pg ) измеряет EEG _DrPg , EEG _PgPg , EOG _PgPg , LEMG _PgPg и REMG _PgPg при ссылке (REFND _{, заземленная) ) к электродам Pg. Между двумя усилителями передается сигнал запуска для синхронизации выборки.}

Участников

После письменного информированного согласия были записаны ночные ЭЭГ, ЭОГ и ЭМГ у пяти молодых здоровых участников (возрастной диапазон: 25,2–30,0 лет, 3 мужчин, 1 левша, 1 человек, владеющий обеими руками) в их домах. Участники самостоятельно не сообщали об отсутствии проблем со здоровьем и сном, неврологических, психических или внутренних расстройств, кожных заболеваний, кожных аллергий или недавнего употребления наркотиков. У всех участников был нормальный ИМТ (диапазон: 20,7–25,2) и обычное потребление кофеина 0–7 чашек кофе или энергетических напитков в день, а также 0–2 чашки черного чая, зеленого чая или лимонада с кофеином в день.Привычное время сна (диапазон рабочих дней: 23:00 — 01:00, выходные дни: 23:00 — 03:00) и продолжительность сна (диапазон рабочих дней: 6–8 часов, диапазон выходных: 7,5–10 часов) были собраны, чтобы рассчитать время эксперимента согласно обычному времени отхода ко сну. За день до эксперимента мы попросили участников воздержаться от алкоголя и чрезмерного потребления кофеина и никотина, чтобы обеспечить нормальное состояние кожи, температуру тела и образование потоотделения в течение следующей ночи. Мы попросили участников ложиться спать в свое обычное время сна и избегать ночных занятий в ночь перед экспериментом.После того, как экспериментатор прикрепил электроды, качество сигнала и контактное сопротивление визуально проверялись в графическом интерфейсе пользователя. Несмотря на контролируемое прикрепление электрода, от одной записи пришлось отказаться из-за плохого прикрепления эталонного сухого электрода к сосцевидному отростку.

Анализ ЭЭГ

Мы провели углубленную оценку макро- и микроструктуры сна, записанную с электродов Dr и Pg. Мы провели следующие анализы, чтобы подтвердить возможность использования обоих электродов в исследованиях сна: (1) производительность при оценке сна, (2) визуальный осмотр обнаруженных артефактов, (3) способность обнаруживать важные характеристики сна, такие как медленные волны и шпиндели сна.Мы дополнительно исследовали частотную область, чтобы проверить, способны ли электроды измерять сигналы ЭЭГ сна и согласуются ли качество сигнала и спектральный отклик между электродами.

Предварительная обработка

Данные, собранные как с SB _Dr , так и с SB _Pg , были синхронизированы по времени с линейной интерполяцией с использованием обычно записываемых маркеров в начале и конце экспериментов и сигнала синхронизации 1 Гц. Биосигналы были преобразованы в мкВ, отфильтрованы с помощью режекторной фильтрации для удаления шума электросети 50 Гц, полосовой фильтрации до интересующей частоты и сегментированы на 20-секундные эпохи.Частоты среза для соответствующего полосового фильтра зависели от типа анализа и указаны ниже. Код MATLAB для фильтрации сообщается в дополнительном материале. Спектральная плотность мощности (СПМ) рассчитывалась для каждой эпохи данных ЭЭГ, которые были отфильтрованы с полосой пропускания от 0,5 до 40 Гц с использованием метода Велча (окна Хеннинга 4 с, разрешение 0,25 Гц).

Оценка сна

Чтобы оценить, подходит ли сигнал ЭЭГ от электродов Dr для оценки сна, мы сравнили две оценки с одним отведением друг к другу.Для этой цели 8 сигналов ЭЭГ с одним отводом (EEG _DrDr и EEG _PgPg каждого участника) были отфильтрованы с полосой пропускания от 0,5 до 40 Гц, рандомизированы и представлены одному эксперту по сну, который не знал происхождение сигнала (тип электрода и участник). Стадии сна оценивались эпоха за эпохой на основе стандартных критериев (Iber et al., 2007; Berry et al., 2017), за исключением включения только одного фронтального отведения ЭЭГ. Оценка сна проводилась с использованием программного обеспечения, полученного в Институте фармакологии и токсикологии Цюрихского университета.Чтобы избежать предвзятости из-за вариабельности оценок между экспертами при сравнении оценок между двумя типами электродов, все записи оценивались одним экспертом.

Идентификация артефакта

Во время оценки сна эксперт дополнительно визуально идентифицировал и отмечал 4-секундные окна, содержащие артефакты в одном или всех четырех отведениях ЭЭГ (EEG _DrDr , EEG _{Pg Dr} , EEG _PgPg , EEG _{Dr Pg} ). При этом он количественно оценил два различных типа артефактов: очень быстрые, резкие, резкие артефакты и медленные синусоидальные артефакты с большой амплитудой (рис. 3A).После этого мы дополнительно использовали полуавтоматический алгоритм обнаружения артефактов (Huber et al., 2000), который во всех четырех отведениях ЭЭГ по отдельности отмечал 20-секундные эпохи, мощность которых превышала порог, определяемый средним значением мощности в диапазоне 0,75– 4,5 Гц и полоса 20–30 Гц во сне составляли эпохи N1, N2 и N3.

Рис. 3. Артефакт и характеристики микроструктуры сна. ( A , вверху) Два типа артефактов были визуально идентифицированы на ЭЭГ во время оценки сна.Очень быстрые, резкие, резкие артефакты (зеленый, слева) и медленные синусоидальные артефакты с большой амплитудой (фиолетовый, справа). Они считались артефактами, а не медленными волнами, если они присутствовали только в одном отведении ЭЭГ. ( B , внизу) Характеристика основных свойств медленных волн (0,5–4,0 Гц, синий) и веретен сна (10–16 Гц, красный), которые были важны для определения качества сна в сигнале ЭЭГ. Медленные волны характеризовались их максимальной отрицательной амплитудой (мкВ), длительностью (с) и крутизной спада и подъема (мкВ / с), максимальной крутизной медленных волн либо между отрицательным пересечением нуля и максимальной отрицательной амплитудой, либо максимальная отрицательная амплитуда и положительный переход через нуль соответственно.Шпиндели характеризовались их максимальной амплитудой (мкВ), длительностью (с), частотой (Гц) и скоростью амплитуды (мкВ / с), суммой всех точек абсолютных данных за время работы шпинделей. Медленные волны и веретена сна выглядели одинаково в обоих типах электродов EEG _DrDr (вверху) и EEG _PgPg (внизу).

Анализ артефактов ЭЭГ

Сообщалось об общем количестве и соотношении эпох, содержащих артефакты, для каждого отдельного происхождения. Сравнивалось количество случаев появления очень быстрых, резких, резких артефактов и медленных синусоидальных артефактов с большой амплитудой и определялись зависимости от типа электрода и участника (см. Раздел «Статистика»).

Все дальнейшие анализы проводились только в те эпохи сна N2 и N3, которые не имели артефактов во всех четырех отведениях ЭЭГ.

Анализ макроструктуры сна

Мы сравнили две оценки с одним производным, охарактеризовав эпохи с оценкой сна на чувствительность (доля эпох, оцениваемых как конкретная стадия сна, которые были идентичны в противоположной оценке), специфичность (доля эпох, не оцениваемых как конкретная стадия сна, которые также не учитывались как эта стадия сна в противоположной оценке), точность (доля идентично оцененных эпох в оценке конкретной стадии сна), точность (общая доля одинаковых оценок) и надежность между оценками (κ, каппа Коэна).

Анализ микроструктуры сна

Мы сравнили важные характеристики медленных волн и сонных веретен между обоими типами электродов в ЭЭГ _DrDr и ЭЭГ _PgPg (рис. 3В). Оба сигнала подвергались полосовой фильтрации от 0,5 до 4,0 Гц для автоматического обнаружения одиночных медленных волн по их отрицательным пикам (Riedner et al., 2007). Мы включали в анализ только медленные волны, когда последовательные переходы через ноль находились на расстоянии 0,25–1,0 с, а амплитуда отрицательного пика превышала 37.5 мкВ. Продолжительность медленных волн определялась путем вычисления времени от перехода через отрицательный ноль перед отрицательным пиком до следующего перехода через отрицательный ноль после отрицательного пика. Максимальная отрицательная амплитуда была минимальной амплитудой сигнала за это время. Нисходящий и восходящий наклон медленных волн вычислялся путем взятия минимума и максимума производной отрицательной половины сигнала, так что время от отрицательного пересечения нуля перед отрицательным пиком до положительного пересечения нуля после отрицательного пика. соответственно (рис. 3Б).

Для автоматического обнаружения одиночных веретен сигналы ЭЭГ подвергались полосовой фильтрации от 10 до 16 Гц. Алгоритм обнаруживал веретено сна всякий раз, когда колебание амплитуды превышало верхний порог, который в пять раз превышал среднюю амплитуду сигнала (Ferrarelli et al., 2007). Их начало и конец обнаруживались всякий раз, когда сигнал опускался ниже нижнего порога, который в 1,25 раза превышал среднюю амплитуду сигнала. Эти пороги ранее подходили для обнаружения медленных веретен сна (Lustenberger et al., 2015), что особенно важно, поскольку во фронтальных отведениях в первую очередь показаны медленные веретена (Cox et al., 2017). Продолжительность бездействия шпинделей рассчитывалась как время между началом и концом обнаруженных событий шпинделя. Максимальная амплитуда рассчитывалась как максимальное значение абсолютной амплитуды за это время. Частота определялась количеством положительных пиков за время действия шпинделя. Скорость амплитуды рассчитывалась путем суммирования значений абсолютной амплитуды за время действия шпинделя.

Согласие между EEG _DrDr и EEG _PgPg было исследовано с использованием графиков относительных разностей (Pollock et al., 1992; Giavarina, 2015), поскольку изменчивость характеристик медленных волн и веретен увеличивалась по мере увеличения величины измерения. В отличие от стандартных графиков Бланда-Альтмана (Bland and Altman, 1999), графики относительных разностей отображают среднее значение по отношению к соотношению, а не разницу двух измерений. Среднее значение отношения между EEG _DrDr и EEG _PgPg описывало относительную систематическую ошибку.Значение относительной разницы для каждой эпохи было получено путем вычисления средних характеристик в скользящем окне 20 с с размером шага 2 с и вычисления медианы по всем окнам, которые покрывали центр эпохи. Такой подход минимизировал эффекты от характеристик, которые охватывали две эпохи.

Кроме того, распределения свойств замедляющей волны и шпинделя от обоих электродов сравнивались с использованием индекса перекрытия η (Pastore and Calcagnì, 2019), выражающего процент перекрытия между двумя распределениями, о которых сообщалось в дополнительном материале.

Анализ качества сигнала ЭЭГ

Для анализа качества сигнала мы сравнили отношение сигнал / шум медленной активности (SNR _SWA ) между EEG _DrDr и EEG _PgPg . SNR _SWA был определен путем расчета отношения мощностей (дБ) диапазона частот медленной активности R _SWA (0,5–4 Гц) по отношению к частотному диапазону, не представляющему интереса R _{20 40 Гц} (20–40 Гц, рис. 4A), например

Рисунок 4. Спектр мощности (жирная линия) по всем эпохам сна N2 и N3 без артефактов у одного человека. ( A , вверху) SNR SWA (SNR _SWA ) вычисляется по коэффициенту мощности частотного диапазона SWA R _SWA (заштрихованная область между 0,5 и 4 Гц) по отношению к частотному диапазону, не представляющему интереса. , R _{2040 Гц} (заштрихованная область между 20 и 40 Гц). ( B , внизу) Высота пика веретена (HSP, двусторонняя стрелка) вычисляется относительно фонового спектра, полученного степенной функцией (пунктирная линия), подобранной к соответствующему фоновому спектру мощности в R1 _PL (заштрихованная область между 2 и 6 Гц) и частотный диапазон R2 _PL (заштрихованная область между 16 и 30 Гц), за исключением диапазона 6–16 Гц (который включал R _Spin , заштрихованную область между 10 и 16 Гц).

SNR = SWA10log (P / SWAP) 2040 Гц10 (1)

, где P _SWA и P _{20 40 Гц} представляет спектральную мощность, вычисленную в R _SWA и R _{20 40 Гц} , соответственно. Чтобы избежать быстрых шпинделей, отсечка низких частот была на 20 Гц, а отсечка высоких частот давалась ранее примененным полосовым фильтром. Соглашения сравнивались с участками Бланд-Альтмана.

Мы проанализировали высоту пика веретена (HSP) в спектре относительно фонового спектра в log ₁₀ (мкВ ² /0.25 Гц), который был адаптирован из метода, предложенного Gottselig et al. (2002). Функция степенного закона была адаптирована к спектру мощности в диапазоне 2–6 Гц (R1 _PL ) и 16–30 Гц (R2 _PL ), за исключением диапазона 6–16 Гц, который содержал пиковые частоты шпинделя ( Cox et al., 2017). Очень низкие частоты (<2 Гц) были исключены из-за их восприимчивости к низкочастотным артефактам. Мы автоматически локализовали максимальный пик в пределах R _Spin (10-16 Гц). Расстояние между максимальным пиком и соответствующим ему подобранным значением определяли как HSP (рис. 4B).Эпохи были исключены из анализа HSP, когда разность частотных интервалов обнаруженных пиков шпинделя между EEG _DrDr и EEG _PgPg была больше 2 Гц, что указывает на сбой автоматической локализации максимального пика. Соглашения сравнивались с участками Бланд-Альтмана.

Кроме того, для анализа стабильности частоты между сигналами, полученными от разных типов электродов, мы вычислили когерентность между сигналами ЭЭГ, относящимися к одному и тому же типу электродов (EEG _DrDr vs.EEG _PgDr и EEG _DrPg по сравнению с EEG _PgPg ). Такой анализ стал возможен благодаря дополнительному разделению каналов и установке двух усилителей. Квадрат величины когерентности рассчитывался от эпохи к эпохе с использованием усредненной периодограммы Уэлча и отображался в диапазоне от 0 до 1 для каждой полосы частот с разрешением 0,25 Гц.

Для всех участников были рассчитаны, визуализированы и представлены в дополнительном материале PSD ЭЭГ _DrDr и EEG _PgPg , а также SNR _SWA и HSP для каждого отведения.

Статистика

Проверка того, зависит ли количество артефактов от типа электрода или от взаимодействия между типом электрода и участником, проводилась с помощью теста хи-квадрат или точного теста Фишера, когда количество наблюдений было слишком маленьким (Agresti , 2008).

Для всех анализов Бланда-Альтмана и относительных разностей мы учли непостоянную и изменяющуюся природу веретен, медленные волны, SNR _{, SWA} и HSP в течение ночи, а также план повторных измерений при вычислении пределы соглашения (Bland and Altman, 2007).Все статистические анализы проводились в R-studio версии 1.2.1335 (RStudio Team, 2018).

Результаты

Мы включили в анализ N = 4 участника (возрастной диапазон: 25,2–28,9 лет, 3 мужчин, 1 левша, 1 человек, владеющий обеими руками). Они показали общее время сна 5,4–9,9 ч (среднее = 7,45 ч, SD = 1,98 ч), латентность начала сна 1,7-23 мин и высокую эффективность сна (доля времени, проведенного во сне в постели). от 89,8 до 98,2%. Всего мы записали 31.5 ч ЭЭГ, из которых 3906 эпох (21,7 ч) было проведено в N2 или N3. Из этих эпох 822 эпохи (21,04%) были отмечены артефактами по крайней мере в одном отведении ЭЭГ, в результате чего 3084 эпохи N2 и N3 без артефактов вошли в анализ микроструктуры сна и качества сигнала ЭЭГ.

Артефакты ЭЭГ

За всю запись ЭЭГ _DrDr содержала 2193 (38,70%) и ЭЭГ _PgPg 2161 (38,14%) эпох с артефактами. В эпохи N2 и N3 на ЭЭГ _DrDr было 584 (14.95%) и ЭЭГ _PgPg имели 542 (13,88%) эпох с артефактами. Частота появления медленных синусоидальных артефактов с большой амплитудой (967 окон в ЭЭГ _DrDr , 9 окон в ЭЭГ _PgPg ) зависела от типа электрода [χ2 (1) = 940,33, p <0,0001] как а также от взаимодействия между типом электрода и участником ( p <0,0001). Частота появления очень быстрых, резких, резких артефактов (43 окна в ЭЭГ _DrDr , 53 окна в ЭЭГ _PgPg ) не зависела исключительно от типа электрода [χ2 (1) = 1.04, p = 0,31], но показали взаимодействия между типом электрода и участниками ( p = 0,0003).

Макроструктура сна

оценки сна, основанные на отдельных отведениях EEG _DrDr и EEG _PgPg , сравнивались и визуализировались в гипнограммах и спектрограммах (рисунок 5 и дополнительный рисунок S3). Оценка между EEG _DrDr и EEG _PgPg показала надежность оценки κ = 0,66 и точность = 0.78. Только точность и чувствительность для N1 показали плохие характеристики (Рисунок 6).

Рис. 5. Типичная макроструктура сна для одного участника. ( A , вверху) Гипнограмма оценки с одним отведением на основе EEG _DrDr первых 4 часов (два цикла сна) одного участника. Гипнограммы всех участников за всю ночь можно найти на дополнительном рисунке S3. Синие маркеры указывают, где оценка одиночного отведения на основе EEG _PgPg отклоняется от EEG _DrDr .( B , внизу) Спектрограмма отведений ЭЭГ _DrDr и ЭЭГ _PgPg для одной и той же записи.

Рис. 6. Матрица ошибок , показывающая эффективность оценки с одним отводом на основе EEG _DrDr по сравнению с EEG _PgPg , где EEG _PgPg служила эталонной оценкой. Каждое поле содержит относительное количество 20-секундных эпох, оцененных как соответствующая стадия сна. Более темные синие цвета указывают на более высокую степень согласия.

Микроструктура сна

Медленные волны

Общее количество медленных волн, обнаруженных в ЭЭГ _DrDr и ЭЭГ _PgPg , было одинаковым (+ 0,3% в ЭЭГ _DrDr ). Сравнение эпохи с эпохой выявило смещение 0,014 с пределами согласия от -2,79 до 2,82 медленных волн на эпоху (Таблица 1).

Таблица 1. Количество медленных волн и веретен, обнаруженных по всем записям и за эпоху.

Анализ относительной разницы характеристик медленных волн выявил среди всех участников небольшой сдвиг средней разницы в сторону большей амплитуды и более длинных медленных волн в записях ЭЭГ _DrDr (рис. 7).Относительные пределы согласия составляли 0,47–1,69 для максимальной отрицательной амплитуды, 0,36–1,75 для продолжительности, 0,31–1,90 для нисходящего наклона и 0,35–1,85 для наклона восходящего. Визуальный осмотр форм волн ЭЭГ показал, что большие отклонения между электродами обычно происходили из-за пропущенных медленных волн меньшей амплитуды или длительности, что ослабляло среднее значение в одном, но не в другом электроде из-за их редкости (данные не показаны).

Рисунок 7. Графики относительной разницы, показывающие соответствие между ЭЭГ _DrDr и ЭЭГ _PgPg для всех медленноволновых характеристик. Для каждой 20-секундной эпохи мы вычисляли медианное значение для каждой характеристики медленной волны в течение десяти скользящих окон по 20 секунд (с шагом 2 с), которые содержали среднее значение каждой характеристики. Каждая точка представляет один результат за 20-секундную эпоху. Ось Y показывает соотношение между двумя парными измерениями (EEG _DrDr / EEG _PgPg ), а ось X представляет собой среднее значение этих измерений [(EEG _DrDr + EEG _PgPg ) / 2].Сплошная линия показывает среднюю разницу между двумя парными измерениями (смещение, синий), а нижележащая заштрихованная область показывает 95% доверительный интервал смещения. Пределы соответствия отношения содержат 95% измерений (пунктирные линии, красный цвет), а нижележащая заштрихованная красная область представляет 95% ДИ пределов согласия.

Шпиндели

Общее количество веретен было одинаковым между EEG _DrDr и EEG _PgPg (+ 0,46% в EEG _DrDr ). Эпоха к эпохе сравнение показало смещение -0.008 с пределами согласия от −2,34 до 2,35 спинделей в эпоху (табл. 1).

Анализ относительной разницы характеристик веретена показал большие амплитуды и продолжительность в ЭЭГ _DrDr , чем в ЭЭГ _PgPg , тогда как частота оставалась стабильной (рис. 8). Относительные пределы согласия для максимальной амплитуды составляли от 0,71 до 1,38, длительности от 0,13 до 2,03, частоты от 0,89 до 1,12 и скорости амплитуды от 0,71 до 1,38. Визуальный осмотр шпинделей показал, что большие отклонения между электродами обычно происходят из-за пропущенных шпинделей меньшей амплитуды и продолжительности, что снижает среднее значение в ЭЭГ _PgPg .

Рис. 8. Графики относительной разницы, показывающие соответствие между EEG _DrDr и EEG _PgPg для всех характеристик шпинделя. Точки, оси x , оси y , сплошные линии, пунктирные линии, красные полосы и синие полосы можно интерпретировать, как показано на Рисунке 7.

Качество сигнала ЭЭГ

SNR SWA

EEG _DrDr и EEG _PgPg имели среднее SNR _SWA 23,32 ± 5,56 дБ и 23,32 ± 5,56 дБ.46 ± 5,47 дБ соответственно. Смещение (-0,14 дБ) и пределы согласия (от -4,39 до 4,12 дБ) показали хорошее соответствие между двумя типами электродов (Рисунок 9).

Рис. 9. Bland-Altman для показателей качества сигнала ЭЭГ. (A) Соглашение SNR SWA (SNR _SWA ) между EEG _DrDr и EEG _PgPg . (B) Согласование высоты пика шпинделя (HSP) между EEG _DrDr и EEG _PgPg . Среднее значение (ось x ) и разность (ось y ) ЭЭГ _DrDr и ЭЭГ _PgPg были рассчитаны для каждой эпохи.Точки, сплошные линии, пунктирные линии, красные и синие полосы можно интерпретировать, как показано на Рисунке 7.

Высота пика шпинделя

Мы исключили 397 эпох из 3084 (12,9%) из-за неточного определения пиков шпинделя. EEG _DrDr и EEG _PgPg имели среднее значение HSP 0,75 ± 0,27 и 0,77 ± 0,26 log ₁₀ (мкВ ² / 0,25 Гц) соответственно. Смещение (-0,03) и пределы согласия (-0,36 до 0,31) показали хорошее соответствие между двумя типами электродов (Рисунок 9).

Когерентность

Все участники показали сильную согласованность между ЭЭГ _DrDr и ЭЭГ _PgDr , а также ЭЭГ _PgPg и ЭЭГ _DrPg (Рисунок 10). Все коэффициенты когерентности были больше 0,70 во всем диапазоне частот, больше 0,80 в диапазоне медленных волн и больше 0,80 в диапазоне спящего шпинделя. У P1 были менее сильные коэффициенты когерентности по сравнению с другими участниками (P2, P3, P4) в более высоком частотном диапазоне (20-40 Гц), что могло быть вызвано высокочастотными артефактами, присутствующими только на электродах Dr у этого участника.

Рис. 10. Величина квадрата когерентности между EEG _DrDr и EEG _PgDr (непрерывная линия) и EEG _DrPg и EEG _PgPg (пунктирная линия) для участников (P1 – P4). Заштрихованные области представляют частотный диапазон медленной волновой активности (R _SWA , 0,5–4 Гц), веретен сна (R _Spin , 10–16 Гц) и более высоких частот (R _{2040 Гц} , 20–40 Гц ). Максимально возможная когерентность 1.

Обсуждение

В этом исследовании мы представляем комплексный протокол тестирования, в котором сравниваются основные характеристики как макро-, так и, что более важно, микроструктуры сна в сигналах ЭЭГ, полученных от двух разных типов электродов.С помощью этого протокола тестирования мы оценили, подходит ли новое поколение сухих электродов с биосовместимой контактной поверхностью с низким импедансом для оценки ЭЭГ во сне в рамках экспериментального исследования. Мы продемонстрировали, что качество сигнала может быть определено количественно по когерентности сигнала, SNR SWA и HSP, и что можно сравнить два типа электродов, настроенных для установки лобно-сосцевидного электрода. Были различимы специфические особенности сна, такие как медленные волны и веретена сна, а также их индивидуальные характеристики.Кроме того, оценка зрительного сна выполнялась на отдельных отведениях ЭЭГ для каждого из двух типов электродов и не приводила к каким-либо существенным различиям в соответствующих гипнограммах. На ЭЭГ с сухим электродом наблюдался повышенный уровень артефактов в виде медленных синусоидальных артефактов большой амплитуды. Методология, разработанная для этой оценки, является одной из наиболее подробных опубликованных на сегодняшний день и позволяет объективно оценивать характеристики микро- и макроструктуры сна, полученные с помощью сухих электродов, для портативного мониторинга сна вне лаборатории.

Проверка рабочих характеристик электродов, в частности, для новых носимых ЭЭГ, является сложной задачей. Кассон разделил факторы производительности на четыре уровня: (1) функциональное тестирование, (2) технические характеристики, (3) производственные характеристики и (4) изменчивость производительности (Casson, 2019). Хотя исследования уровня 1 и 2 ранее проводились по интересующему типу электрода (Stauffer et al., 2018), нашей целью было провести испытание концепции для исследования уровня 4, чтобы получить более глубокое представление о технических характеристиках. для конкретного приложения, т.е.е., мониторинг сна в домашних условиях. Это приложение ограничивает типы тестов, которые могут быть выполнены, например, использование фантома головы исключено (Casson, 2019). Однако в такой настройке можно более реалистично оценить особенности приложения по форме волны ЭЭГ. Предыдущие исследования, посвященные изучению специфического использования электродов во сне, в основном были сосредоточены на особенностях макроструктуры, которые характеризуют сон, таких как сравнение стадий сна (Griessenberger et al., 2013; Sterr et al., 2018) и параметры времени сна (Casson, 2019) в соответствии с установленным стандартом. Кроме того, визуальное сравнение спектральной плотности мощности (Debener et al., 2015; Stauffer et al., 2018) и / или индивидуально выбранных типичных сигнальных трасс (Stauffer et al., 2018; Sterr et al., 2018; Shustak) et al., 2019) является обычным явлением. Хотя эти оценки дают общую картину пригодности носимого устройства для мониторинга сна, качество сигнала и пригодность для оценки микроструктуры сна остаются неизвестными.Это ограничивает результаты только базовыми приложениями для сна, но оставляет без ответа вопрос, подходят ли электроды для использования в исследованиях и клинических применениях. Мы ввели специальные меры по микроструктуре сна, чтобы получить набор параметров, которые можно использовать для детальной оценки и сравнения ЭЭГ и ее качества. Многие из этих характеристик не зависят от пространственного размещения электродов и поэтому подходят для сравнения в условиях свободного проживания.

Обнаружение присутствия и характеристика формы элементов микроструктуры сна в ЭЭГ необходимы для оценки природы и качества сна.Наш анализ качества сигнала ясно показал, что качество сигнала ЭЭГ электродов достаточно для изучения микроструктуры активности мозга во время сна. В частности, SNR SWA — это мера, которая указывает на дискриминационную способность медленных волн и, следовательно, является хорошим индикатором того, насколько легко классифицировать медленный сон. Наш анализ показал, что нет явной разницы в смещении и пределах согласия между EEG _DrDr и EEG _PgPg . Характеристики медленных волн, такие как их количество, максимальная отрицательная амплитуда, длительность или наклон и наклон нарастания, были одинаковыми для обоих электродов.Большие различия между электродами были в первую очередь артефактом алгоритма автоматического обнаружения, используемого для анализа. Например, период медленных волн определялся временем между двумя последовательными пересечениями отрицательного нуля сигнала ЭЭГ, отфильтрованного нижними частотами. Иногда сигнал ЭЭГ одного отведения незначительно пересекал нулевую линию, тогда как в другом отведении нулевая линия не пересекалась, что приводило к большой разнице периодов. Следовательно, исследуемые характеристики медленных волн могут быть более похожими между двумя типами электродов, чем предполагают наши результаты.Точно так же HSP является важным биомаркером сна для количественной оценки наличия веретен. Веретено является второй ключевой электрофизиологической характеристикой медленного сна и очень чувствительным признаком снижения качества сна из-за факторов окружающей среды, питания или гормонов (Driver et al., 1996; Borbély et al., 1999). Более того, вместе с медленными колебаниями они критически важны для консолидации памяти во время сна (Rasch and Born, 2013). И снова не наблюдалось неожиданной разницы в HSP между электродами.Веретена с подобными характеристиками могут быть одинаково идентифицированы в сигнале Dr и Pg ЭЭГ. Число веретен, их максимальная амплитуда, частота и мощность не показали различий между отведениями ЭЭГ Dr и Pg. Продолжительность веретен показала большую вариабельность между Dr и Pr отведениями ЭЭГ. Подобно медленным волнам, веретена были представлены с немного большей амплитудой и мощностью, а также с большей продолжительностью в деривации Dr EEG, особенно при записи с большим количеством веретен.

Сухие электроды склонны к появлению различных типов артефактов (Guger et al., 2012). Электроды показали высокую стойкость к электрическим артефактам, таким как треск электродов, возникающий в результате резких изменений импеданса, которые визуально распознаются на ЭЭГ как очень быстрые, резкие и резкие артефакты. Однако электроды Dr значительно больше страдали от артефактов другого типа, которые были идентифицированы как медленные синусоидальные артефакты большой амплитуды. Амплитуда и период таких артефактов аналогичны медленным волнам.Следовательно, особенно когда оценка сна основана на одном выводе ЭЭГ, эти артефакты можно легко принять за медленные волны, что смещает счетчика в сторону оценки глубокого сна. Однако это смещение было незначительным, поскольку не наблюдалось значительных различий в оценке глубокого сна. Одним из возможных источников этих артефактов могли быть активные потовые железы. Они сами по себе создают медленно изменяющиеся электрические потенциалы и выделяют электролиты, которые могут изменять сопротивление между электродом и кожей.Наш нынешний метод прикрепления сухих электродов с помощью липкой ленты для кожи мог бы облегчить эту деятельность и артефакты.

Макроструктура сна лучше всего представлена ​​гипнограммой, где сон временно разделен на бодрствование, стадии сна N1, N2, N3 и быстрый сон. Оценка сна, выполненная на одном выводе ЭЭГ _DrDr и ЭЭГ _PgPg , показала хорошее согласие с общей точностью 0,78, что было сопоставимо с текущими алгоритмами автоматической оценки сна с использованием одного вывода ЭЭГ по сравнению с оценкой экспертов (Fiorillo et al., 2019). Можно сделать вывод, что оба типа исследуемых электродов подходят для определения макроструктуры сна. Однако, поскольку стандартного монтажа сна не было, сравнение двух одиночных оценок отведения ЭЭГ с эталонной оценкой отсутствует. В будущих исследованиях следует сравнить оценку сна между полной полисомнографией, измеренной с помощью электродов Dr, и полной полисомнографией, выполненной с использованием обычных электродов.

Важно отметить, что это исследование не предназначено для валидации; небольшое количество участников и их общее хорошее состояние здоровья, а также тот факт, что была записана только одна ночь, не позволяют делать какие-либо выводы, касающиеся работы в клинических условиях.Мы ограничили анализ четырьмя участниками, поскольку целью было установить надежный протокол тестирования для оценки электродов для сложных приложений сна и проверить общую осуществимость этого протокола.

Хотя это и не является основной целью нашего исследования по проверке концепции, наши результаты, тем не менее, позволяют сделать некоторые выводы, связанные с продолжающимся техническим развитием электродов Dr. Например, на этой стадии прототипа тестируемых электродов Dr остается неясным, как электрод может быть надежно зафиксирован в желаемых отведениях, особенно для стандартных электродов сравнения в ограниченном пространстве за ушами (сосцевидные отростки).Фиксация должна обеспечивать достаточное контактное давление и низкую подвижность в течение ночи. Мы временно решили эту проблему с помощью липкой ленты, которая, вероятно, вызывала повышенное потоотделение, но, что более важно, уменьшала комфорт и требовала дополнительных усилий во время размещения. Электрод сравнения меньшего размера, оптимизированный для пространства за ухом, скорее всего, повысит качество и стабильность данных.

Анализ электродов сна может быть расширен за счет дополнительных специфических характеристик микро- или макроструктуры сна.Таким образом, было бы интересно исследовать, как явления сна с очень низкой амплитудой, такие как высокочастотные колебания, представлены в сигнале ЭЭГ, собранном с помощью сухих электродов. Однако это редко оценивается на поверхностных электродах, но чаще при записи внутричерепных электродов. Кроме того, параметры времени сна, характеризующие поведение сна, которое важно для клинического использования, например, общее время сна, латентность начала сна или пробуждение после начала сна, могут быть добавлены к сравнению, когда приложение имеет диагностический характер.Эти статистические данные следует оценивать и сравнивать только при наличии большого количества участников, поскольку межпредметная изменчивость высока. Чтобы дополнить оценку технических характеристик в полностью свободных условиях в будущих исследованиях, будет критически важно оценить удобство использования и взаимодействие человека с устройством, характерное для применения электродов и конечного качества. Например, самоуправление, изменение условий окружающей среды, таких как влажность и температура, а также изменение внешних источников шума, характерных для отдельных спален, потребуют исследований с гораздо большей численностью населения.Этот этап оценки в настоящее время невозможен, поскольку электроды еще не были объединены в единую систему.

Надежное обнаружение маркеров ЭЭГ сна для характеристики микро- и макроструктуры сна необходимо для исследования сна и многих клинических приложений. Однако подробные клинические и научные исследования сна обычно проводятся в лабораторных условиях. Этот подход в основном связан с необходимостью высококачественной ЭЭГ сна для оценки нейрофизиологических событий, специфичных для сна, и высоким уровнем ручных настроек, необходимых для работы таких систем.Излишне говорить, что такая процедура является обременительной как для участника, так и для исследователя и, поскольку для исследований в первую очередь отбираются спящие люди, приводит к результатам, смещенным в сторону одиночных ночей с хорошими характеристиками сна. Поскольку технологии сухих электродов постоянно совершенствуются, а носимые системы ЭЭГ становятся все более доступными, оценка сна, вероятно, перейдет из лаборатории сна в домашнюю обстановку, где несколько ночей подряд можно будет оценивать в знакомой обстановке. Это позволяет в долгосрочной перспективе регистрировать естественное поведение во время сна в более репрезентативных популяциях, что имеет большое значение для клинических групп с повышенным риском нарушения сна.Критические требования к электродам будущего будут заключаться в том, чтобы они были многоразовыми, простыми в применении и могли сочетаться с недорогими мобильными усилителями ЭЭГ.

Заключение

Это исследование представляет собой тщательно продуманный протокол тестирования, позволяющий не только оценить макро-, но и микроструктуру сна в сигналах ЭЭГ, полученных от двух разных типов электродов. Наше подробное сравнение характеристик новых сухих электродов с предварительно гелеобразными электродами в четырех записях ЭЭГ сна, полученных в домашних условиях, показывает потенциал сухих электродов для оценки ЭЭГ сна.Оба электрода надежно регистрировали медленные волны и шпиндели сна, которые представляют особый интерес в исследованиях сна. Отношение сигнал / шум было аналогичным для сухих электродов по сравнению с предварительно гелированными электродами. Предложенные парадигмы тестирования подчеркнули сходство и различия между типами электродов и могут быть применены к ЭЭГ сна, собранной как в лаборатории, так и дома.

Заявление о доступности данных

Набор данных, содержащий четыре ночные записи, использованные в этом исследовании, публично доступен под doi: 10.3929 / ethz-b-000416415.

Заявление об этике

Исследования с участием людей были рассмотрены и одобрены Ethikkommission der ETH Zürich (EK ETH 2017-N-67). Участники предоставили письменное информированное согласие на участие в этом исследовании.

Авторские взносы

Все авторы задумали и разработали проект. KC и WK подготовили оборудование и программное обеспечение для проведения экспериментов. KC и SL провели эксперименты. KC, SL и WK провели анализ данных.KC, SL, LT, WK и RH составили рукопись. SL, LT, RH и WK отредактировали и одобрили окончательную версию рукописи.

Финансирование

Авторы выражают признательность Hirnstiftung, ETH Zürich Foundation и Swiss National Science Foundation за финансовую поддержку (320030_179443). KC является стипендиатом швейцарского правительства.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Эта работа проводилась в рамках флагмана SleepLoop Hochschulmedizin Zürich. Мы благодарим всех наших участников за участие в этом исследовании. Мы ценим полезные обсуждения с многочисленными членами консорциума SleepLoop. Мы также благодарим Софию Снайпс за ценные комментарии и доктора Дриса Дебира за советы по статистике.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2020.00586/full#supplementary-material

Список литературы

Ayas, N. T., White, D. P., Manson, J. A. E., Stampfer, M. J., Speizer, F. E., Malhotra, A., et al. (2003). Проспективное исследование продолжительности сна и ишемической болезни сердца у женщин. Arch. Междунар. Med. 163, 205–209. DOI: 10.1001 / archinte.163.2.205

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Берри Р. Б., Брукс Р., Гамальдо К., Хардинг, С. М., Ллойд, Р. М., Куан, С. Ф. и др. (2017). Обновления руководства по оценке AASM за 2017 г. (версия 2.4). J. Clin. Sleep Med. 13, 665–666. DOI: 10.5664 / jcsm.6576

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бланд, Дж. М., и Альтман, Д. Г. (1999). Статистические методы в медицинских исследованиях Согласованность измерений в сравнительных исследованиях методов. Stat. Методы Мед. Res. 8, 135–160. DOI: 10.1177 / 096228029

0204

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Блэнд, Дж.М. и Альтман Д. Г. (2007). Согласованность методов измерения с несколькими наблюдениями на человека. J. Biopharm. Стат. 17, 571–582. DOI: 10.1080 / 10543400701329422

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Borbély, A. A., Huber, R., Graf, T., Fuchs, B., Gallmann, E., and Achermann, P. (1999). Импульсное высокочастотное электромагнитное поле влияет на сон и электроэнцефалограмму сна человека. Neurosci. Lett. 275, 207–210.DOI: 10.1016 / S0304-3940 (99) 00770-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Buckelmüller, J., Landolt, H.-P., Stassen, H.H., and Achermann, P. (2006). Признаковые индивидуальные различия электроэнцефалограммы сна человека. Неврология 138, 351–356. DOI: 10.1016 / j.neuroscience.2005.11.005

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кокс, Р., Шапиро, А. К., Маноач, Д. С., и Стикголд, Р. (2017). Индивидуальные различия в частоте и топографии веретен медленного и быстрого сна. Фронт. Гм. Neurosci. 11: 433. DOI: 10.3389 / fnhum.2017.00433

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дебенер, С., Эмкес, Р., Де Вос, М., и Блайхнер, М. (2015). Ненавязчивая амбулаторная ЭЭГ с использованием смартфона и гибких печатных электродов вокруг уха. Sci. Отчет 5: 16743. DOI: 10.1038 / srep16743

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дейк, Д.-Дж., Хейс, Б., и Чейслер, К.А. (1993).Динамика электроэнцефалографических веретен сна и медленноволновой активности у мужчин: эффект депривации сна. Brain Res. 626, 190–199. DOI: 10.1016 / 0006-8993 (93) _-C

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Драйвер, Х. С., Дейк, Д. Дж., Верт, Э., Бидерманн, К., и Борбели, А. А. (1996). Сон и электроэнцефалограмма сна в течение менструального цикла у молодых здоровых женщин. J. Clin. Эндокринол. Метаб. 81, 728–735. DOI: 10.1210 / jc.81.2.728

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Феррарелли Ф., Хубер Р., Петерсон М. Дж., Массимини М., Мерфи М., Риднер Б. А. и др. (2007). Снижение активности веретена сна у больных шизофренией. Am. J. Psychiatry 164, 483–492. DOI: 10.1176 / ajp.2007.164.3.483

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ферри Т. К., Луу П., Рассел Г. С. и Такер Д. М. (2001). Импеданс скальп-электрода, риск инфицирования и качество данных ЭЭГ. Clin. Neurophysiol. 112, 536–544. DOI: 10.1016 / S1388-2457 (00) 00533-2

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ферстер М. Л., Люстенбергер К. и Карлен В. (2019). Настраиваемая мобильная система для автономного высококачественного мониторинга сна и акустической стимуляции с замкнутым контуром. IEEE Sensors Lett. 3, 1–4. DOI: 10.1109 / LSENS.2019.2

5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фиорилло, Л., Пуятти, А., Папандреа, М., Ратти, П.-Л., Фаваро, П., Рот, С. и др. (2019). Автоматическая оценка сна: обзор последних подходов. Sleep Med. Ред. 48, 101204. doi: 10.1016 / J.SMRV.2019.07.007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гао, К.-П., Ян, Х.-Дж., Ван, Х.Л., Ян, Б., и Лю, Дж. К. (2018). Мягкий игольчатый сухой электрод со щетиной для измерения сигнала ЭЭГ. Sens. Приводы A Phys. 283, 348–361. DOI: 10.1016 / j.sna.2018.09.045

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Готтселиг, Дж.М., Бассетти, К. Л., и Ахерманн, П. (2002). Мощность и согласованность частотной активности веретена сна после полушарного удара. Мозг 125, 373–383. DOI: 10.1093 / brain / awf021

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гриссенбергер, Х., Хейб, Д. П. Дж., Кунц, А. Б., Ходлмозер, К., и Шабус, М. (2013). Оценка беспроводного оголовья для автоматической оценки сна. Дыхание сна. 17, 747–752. DOI: 10.1007 / s11325-012-0757-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Грозя, С., Войнеску, К. Д., Фазли, С. (2011). Датчики со щетиной — недорогие гибкие пассивные сухие электроды ЭЭГ для нейробиоуправления и ИМК. J. Neural Eng. 8, 025008. DOI: 10.1088 / 1741-2560 / 8/2/025008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гугер, К., Краус, Г., Эллисон, Б. З., и Эдлингер, Г. (2012). Сравнение сухих и гелевых электродов для интерфейсов мозг – компьютер P300. Фронт. Neurosci. 6:60. DOI: 10.3389 / fnins.2012.00060

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хубер Р., Гиларди, М. Ф., Массимини, М., Феррарелли, Ф., Риднер, Б. А., Петерсон, М. Дж. И др. (2006). Иммобилизация руки вызывает корковые пластические изменения и местно снижает медленноволновую активность сна. Nat. Neurosci. 9, 1169–1176. DOI: 10.1038 / nn1758

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Huber, R., Graf, T., Cote, K. A., Wittmann, L., Gallmann, E., Matter, D., et al. (2000). Воздействие импульсного высокочастотного электромагнитного поля во время бодрствования влияет на ЭЭГ сна человека. Нейроотчет 11, 3321–3325. DOI: 10.1097 / 00001756-200010200-00012

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ибер, К., Анколи-Исраэль, С., Чессон, А. Л. младший, и Куан, С. Ф. (2007). Руководство AASM по оценке сна и связанных событий: правила. Терминология и технические характеристики. Am. Акад. Sleep Med. 3: 752. DOI: 10.5664 / jcsm.27034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ландольт, Х. П., и Борбели, А.А. (2001). Возрастные изменения топографии ЭЭГ сна. Clin. Neurophysiol. 112, 369–377. DOI: 10.1016 / S1388-2457 (00) 00542-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Г., Чжан, Д., Ван, С., и Дуань, Ю. Ю. (2016). Новые полусухие электроды на основе пассивной керамики для регистрации сигналов электроэнцефалографии волосистой части головы. Сенсорные приводы B Chem. 237, 167–178. DOI: 10.1016 / j.snb.2016.06.045

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Люстенбергер, К., Wehrle, F., Tüshaus, L., Achermann, P., and Huber, R. (2015). Многомерные аспекты сонных веретен и их связь с консолидацией памяти пар слов. Сон 38, 1093–1103. DOI: 10.5665 / sleep.4820

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Малиновска, У., Дурка, П. Дж., Блиновска, К. Дж., Селенбергер, В., и Вакаров, А. (2006). Микро- и макроструктура ЭЭГ сна. IEEE Eng. Med. Биол. Mag. 25, 26–31. DOI: 10.1109 / MEMB.2006.1657784

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мельник А., Легков П., Издебски К., Керхер С. М., Хейрстон В. Д., Феррис Д. П. и др. (2017). Системы, предметы, сеансы: насколько эти факторы влияют на данные ЭЭГ? Фронт. Гм. Neurosci. 11: 150. DOI: 10.3389 / fnhum.2017.00150

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Молл, М., Маршалл, Л., Гайс, С., и Борн, Дж. (2004).Обучение увеличивает электроэнцефалографическую когерентность человека во время последующих медленных колебаний сна. Proc. Natl. Акад. Sci. США, 101, 13963–13968. DOI: 10.1073 / pnas.0402820101

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пасторе, М., и Кальканьи, А. (2019). Измерение сходства распределения между выборками: индекс перекрытия без распределения. Фронт. Psychol. 10: 1089. DOI: 10.3389 / fpsyg.2019.01089

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Поллок, М.А., Джефферсон, С. Г., Кейн, Дж. У., Ломакс, К., Маккиннон, Г., и Виннард, К. Б. (1992). Сравнение методов — другой подход. Ann. Clin. Biochem. 29, 556–560. DOI: 10.1177 / 000456329202

2

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Риднер Б.А., Вязовский В.В., Хубер Р., Массимини М., Эссер С., Мерфи М. и др. (2007). Гомеостаз сна и корковая синхронизация: III. Исследование медленных волн сна у людей с помощью ЭЭГ высокой плотности. Сон 30, 1643–1657. DOI: 10.1093 / сон / 30.12.1643

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Команда RStudio, (2018). RStudio: Интегрированная среда разработки для R. Вена: Команда RStudio.

Google Scholar

Шустак, С., Инзельберг, Л., Стейнберг, С., Рэнд, Д., Дэвид Пур, М., Хиллель, И. и др. (2019). Домашний мониторинг сна с временной татуировкой электродов ЭЭГ, ЭОГ и ЭМГ: технико-экономическое обоснование. J. Neural Eng. 16: 026024. DOI: 10.1088 / 1741-2552 / aafa05

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Штауфер Ф., Тилен М., Заутер К., Шардонненс С., Бахманн С., Тибрандт К. и др. (2018). Кожные конформные полимерные электроды для клинической записи ЭКГ и ЭЭГ. Adv. Здоровьеc. Матер. 7, 1–10. DOI: 10.1002 / adhm.201700994

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Стерр, А., Эбаджемито, Дж.К., Миккельсен, К. Б., Бонмати-Каррион, М. А., Санти, Н., делла Моника, К. и др. (2018). ЭЭГ сна, полученная с помощью заушных электродов (cEEGrid), по сравнению со стандартной полисомнографией: доказательство концепции исследования. Фронт. Гм. Neurosci. 12: 452. DOI: 10.3389 / fnhum.2018.00452

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тан, X., Чепмен, К. Д., Седернаес, Дж., И Бенедикт, К. (2018). Связь между продолжительностью сна и повышенным риском ожирения и диабета 2 типа: обзор возможных механизмов. Sleep Med. Ред. 40, 127–134. DOI: 10.1016 / J.SMRV.2017.11.001

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тонони, Г., Сирелли, К. (2014). Сон и цена пластичности: от синаптического и клеточного гомеостаза до консолидации и интеграции памяти. Нейрон 81, 12–34. DOI: 10.1016 / j.neuron.2013.12.025

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Туссен, М., Лютрингер, Р., Шальтенбранд, Н., Николас, А., Жакмин, А., Карелли, Г. и др. (1997). Изменение плотности мощности ЭЭГ при лабораторной адаптации сна. Сон 20, 1201–1207. DOI: 10.1093 / сон / 20.12.1201

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вязовский В. В., Харрис К. Д. (2013). Сон и отдельный нейрон: роль глобальных медленных колебаний в покое отдельных клеток. Nat. Rev. Neurosci. 14, 443–451. DOI: 10.1038 / nrn3494

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Влажные, сухие, активные и пассивные электроды.Какие они есть и что выбрать?

Язык: Español | Английский

---

В некоторых случаях количество решений, которые необходимо принять, может быть огромным, когда начинается новый эксперимент с электроэнцефалографией (ЭЭГ) . Особенно, когда мы должны определить и обосновать оборудование, которое будет использоваться. Хотя мы говорим о физических различиях между влажными , сухими , активными или пассивными электродами ; Не так много информации о том, как на данные влияют при использовании того или иного в исследовательском эксперименте, о практическом удобстве и других преимуществах или недостатках использования различных типов электродов.

Прежде всего, мы определим, из каких состоит каждый из этих типов электродов :

• Влажные электроды — это электроды, обычно изготовленные из материала серебра / хлорида серебра (Ag / AgCl) . В качестве проводника между кожей и электродом используется электролитический гель .

• Сухие электроды состоят из одного металла , который действует как проводник между кожей и электродом.Этим материалом обычно является нержавеющая сталь .

• Активные электроды имеют модуль предварительного усиления сразу после проводящего материала между кожей и электродом. Это позволяет усилить сигнал до того, как между электродом и системой будет добавлен дополнительный шум, который захватит , процесс или усилит сигнал.

• Пассивные электроды НЕ имеют модуля предварительного усиления, как в случае с активными электродами.Вместо этого он просто расширяет соединение от проводящего материала до оборудования для захвата, обработки или усиления сигнала.

Подробнее: Краткое введение в ЭЭГ и типы электродов

ICA e ICA Ocular Correction

---

Влажные электроды

Согласно исследованиям [2,3,4,5,6], Сопротивление между электродом и кожей напрямую связано с характеристиками электрода.В этом случае очень полезно использовать активные электроды, поскольку это стабилизирует работу электрода, уменьшая зависимость от проводящего геля .

Исследователи из Института неврологии и психического здоровья в Канаде [1] провели исследование, в котором приняли участие 8 человек. Сигнал ЭЭГ был получен с помощью V-Amp от Brain Products каждого из участников, испускающих слуховые стимулы. Это позволило получить потенциалов, связанных с событием (ERP) .

Как видно на следующем изображении, активные электроды показали более немедленную реакцию в соответствии с потенциалами (ERP), обнаруженными после излучения слухового стимула. Кроме того, он также показал меньшую погрешность (разницу напряжений) между опорным сигналом и измерением, проведенным с помощью электродов.

Сигналы, полученные по показаниям ЭЭГ. A) Каждый из графиков показывает опорный сигнал и сигнал, измеренный с каждым из электродов (влажный пассивный, активный влажный и сухой пассивный соответственно).Б) Черепная топография разности напряжений между опорными сигналами и электродами. C) Графически показывает уровень погрешности, полученный для каждого типа электрода.

Достоинства, обнаруженные в мокрых электродах , имеют свою стоимость, в зависимости от потребностей эксперимента эта стоимость может быть очень высокой. Для нанесения сухих электродов необходимо выполнить дополнительный этап. Этот шаг представляет собой нанесение геля на каждый электрод.Если электрод находится в чувствительной области, это может быть не лучшим решением, поскольку гель может раздражать эту область (например, если вы принимаете сигналы возле глаз). Если мы наденем, например, LiveCap, это потребует нанесения геля на 64 электрода, по одному нанесению на каждый активный канал в крышке.

Если он предназначен для использования в течение продолжительных периодов времени, следует также учитывать, что гель может быть обезвоженным [6,7,8], поэтому может потребоваться повторное нанесение и прерывание мониторинга сигнала.Кроме того, снятие электродов требует немного больше времени для очистки электродов, а также кожи, на которой они были размещены. Наконец, мы должны поговорить о последствиях, которые электроды могут оставить сухими после мониторинга. Хотя случаи редки, существуют опасения по поводу токсичности гелей, используемых в качестве проводников [9]; наиболее частые случаи — дерматиты [10, 11, 12].

---

Сухие электроды Эта альтернатива имеет преимуществ, и недостатков, антагонистов по сравнению с упомянутыми в мокрых электродах.Например, при использовании сухих электродов уровень шума выше, чем при использовании влажных электродов. Исследование, проведенное авторами [1], показало большую разницу между значениями, измеренными с помощью этих электродов, и контрольными значениями. Возможно, что эти уровни погрешности связаны с отсутствием электролитического слоя , то есть геля, который наносится между кожей и электродом на влажных электродах, но если электроды расположены правильно, с плотным контактом Между кожей и электродом можно измерить достоверные уровни спектральной ЭЭГ с предварительным усилением или без него.То есть тот факт, что это активный электрод или пассивный электрод, похоже, не добавляет дополнительных шумов в измерения ЭЭГ. Кроме того, с сухими электродами можно проводить эксперименты, которые ранее проводились внутри замкнутой среды снаружи. Другими словами, измерения ЭЭГ можно проводить в реальных условиях.

---

Активные электроды и пассивные электроды

Тип информации, которая предназначена для измерения, может существенно повлиять на выбор между использованием активных электродов или пассивных электродов .

Исследования показали, что скорость изменения напряжения во время измерения с пассивными электродами может значительно повлиять на величину шума, вносимого в сигнал, [13]. Также рекомендуется использовать активные электроды в случае, если рассматриваемый человек находится в движении, поскольку движения могут вызвать деформации сигнала. Это тот же случай при работе в зонах со значительными электромагнитными помехами в окружающей среде или при расстоянии между электродом и системой захвата, обработки или усиления сигнала.

С другой стороны, активные электроды обычно имеют более высокую цену, чем пассивные электроды. Кроме того, они тяжелее и требуют больше места, поэтому на меньше свободы движения с активными электродами , чем с пассивными.

---

Заключение

Как и все в жизни, не существует идеального выбора электродов на все случаи жизни. Вместо этого необходимо детально проанализировать потребности исследования и эксперимента, чтобы точно определить набор электродов, которые будут использоваться.

HydroCel Geodesic Sensor Net: больше нет проблем

Ссылки

[1] Мэтьюсон, К. Э., Харрисон, Т. Дж. Л., и Кизук, С. А. Д. (2016). Высокий и сухой? Сравнение активных сухих электродов ЭЭГ с активными и пассивными влажными электродами. Психофизиология, 54 (1), 74–82. doi: 10.1111 / psyp.12536

[2] FernandezMand Pallas-Areny R 1996 Простой активный электрод для снижения помех в линии электропередач с высоким разрешением

измерения биопотенциала Ann.Int. Конф. IEEE Eng. Med. Биол. Soc. — Proc. тт. 1–3, стр. 97–8

[3] Taheri B A 1995 Активная микроизготовленная матрица электродов для скальпа для записи ЭЭГ 8th Int. конф. on Solid-State

Датчики и приводы, а также Eurosensors IX vol 1, pp 67–70

[4] Nishimura S, Tomita Y and Horiuchi T 1992 Клиническое применение активного электрода с использованием операционного усилителя

IEEE Trans. Биомед. Англ. 39 1096–9

[5] Ko WH и Hynecek J 1974 Сухие электроды и усилители электродов Биомедицинская электродная технология: теория и

Практика ed HA Miller and DC Harrison (New York: Academic), стр. 169–81

[6] Padmadinata FZ, Veerhoek JJ, Van Dijk GJA и Huijsing JH 1990 Микроэлектронный кожный электрод Датчики

Исполнительные механизмы B 1 491–4

[7] Гриффит ME, Портной WM, Стоттс Л.Дж. и Дэй 1979 Улучшенные емкостные электроды для электрокардиограммы для ожоговых

приложений Med.Биол. Англ. Comput. 17 641–6

[8] Лагоу К. Х., Сладек К. Дж. И Ричардсон П. С. 1971 Электроды электрокардиографа из оксида тантала с анодной изоляцией

IEEE Trans. Биомед. Англ. 18 162–4

[9] Кокран Р. Дж. И Розен Т. 1980 Контактный дерматит, вызванный электродной пастой для ЭКГ. Southern Med. J. 73 1667–8

[10] Uter W и Schwanitz HJ 1996 Контактный дерматит из-за пропиленгликоля в геле электрода ЭКГ Контактный дерматит

34 230–1

[11] Dwyer CM, Chapman RS and Forsyth A 1994 Аллергический контактный дерматит от геля TENS Контактный дерматит 30 305

Эллиотт В.Р. и Джанетти Г. 1995 Электростатический разряд в клинической среде Biomed.Instrum.

Technol. 29 495–9

[12] Coskey R J 1977 Контактный дерматит, вызванный гелем электрода ЭКГ Arch. Дерматол. 113 839–40

[13] Ласло, С., Руис-Блондет, М., Халифиан, Н., Чу, Ф., и Джин, З. (2014). Прямое сравнение активных и пассивных усилительных электродов в одной системе усилителя. Журнал методов неврологии, 235, 298–307. doi: 10.1016 / j.jneumeth.2014.05.012

Автор: Эдит Гранадос @Noronha edition

Авторы несут исключительную ответственность за опубликованное здесь содержание.

Стандартные электроды — Chemistry LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Как устроен электрод?
   1. Какие процессы идут?
   2. Из чего сделан электрод?
2. Примеры электродов
3. Стандартный водородный электрод
   1. Из чего сделана ОНА?
   2. Что происходит в этом процессе?
4. Трехэлектродная система
5. Ссылки
6. Проблемы
7. Участники и атрибуты

Электрод по определению — это точка, в которой ток входит и выходит из электролита.Когда ток покидает электроды, он известен как катод, а когда ток входит, он известен как анод. Электроды являются жизненно важными компонентами электрохимических ячеек. Они переносят образовавшиеся электроны из одной полуячейки в другую, которые производят электрический заряд. Этот заряд основан на стандартной электродной системе (SHE) с опорным потенциалом 0 вольт и служит средой для любого расчета потенциала ячейки.

Каков механизм электрода?

Какие процессы идут?

Электрод — это металл, поверхность которого служит местом, где устанавливается окислительно-восстановительное равновесие между металлом и тем, что находится в растворе.Электрод может быть анодом или катодом. Анод получает ток или электроны от электролитной смеси, тем самым окисляясь. Когда атомы или молекулы подходят достаточно близко к поверхности электрода, раствор, в который помещен электрод, отдает электроны. Это заставляет атомы / молекулы становиться положительными ионами.

С катодом происходит обратное. Здесь электроны высвобождаются из электрода, и раствор вокруг него уменьшается.

Из чего сделан электрод?

Электрод должен быть хорошим проводником, поэтому обычно это металл. Теперь, из чего сделан этот металл, зависит от того, участвует ли он в реакции или нет. Для некоторых реакций требуется инертный электрод, который не участвует. Примером этого может быть платина в реакции SHE (описанной ниже). В то время как в других реакциях используются твердые формы реагентов, что делает их электродами. Примером этого типа ячейки может быть:

(левая сторона — анод) Cu (s) | Cu (NO ₃ ) ₂ (водн.) (0.1M) || AgNO ₃ (водн.) (0,01M) | Ag (s) (правая сторона — катод)

(В приведенной выше схеме ячейки: внешние компоненты — это электроды для реакции, а внутренние части — это растворы, в которые они погружены)

Здесь вы можете видеть, что используется твердая форма реагента — медь. Медь, а также серебро, участвуют в качестве реагентов и электродов.

Примеры электродов

Некоторые обычно используемые инертные электроды: графит (углерод), платина, золото и родий.

Некоторые часто используемые реактивные (или задействованные) электроды: медь, цинк, свинец и серебро.

Стандартный водородный электрод

Стандартный водородный электрод (SHE) — это электрод, который ученые используют для сравнения во всех реакциях потенциала полуэлементов. Значение стандартного потенциала электрода равно нулю, что составляет основу для расчета потенциалов ячеек с использованием разных электродов или разных концентраций. Важно иметь этот общий электрод сравнения, так же как для Международного бюро мер и весов важно сохранить запечатанный кусок металла, который используется для сравнения S.I. Килограмм.

Из чего сделана ОНА?

SHE состоит из 1,0 M раствора H ⁺ (водн.), Содержащего квадратный кусок платинированной платины (соединенный с платиновым проводом, где можно обмениваться электронами) внутри трубки. Затем во время реакции газообразный водород проходит через трубку в раствор, вызывая реакцию:

2H ⁺ (водн.) + 2e ^— <==> H ₂ (г).

Платина используется, потому что она инертна и мало реагирует с водородом.

Что происходит в этом процессе?

Во-первых, начальный разряд позволяет электронам заполнить самый высокий занятый энергетический уровень Pt. При этом некоторые из ионов H + образуют ионы H ₃ O ⁺ с молекулами воды в растворе. Эти ионы водорода и гидроксония затем подходят достаточно близко к Pt электроду (на платинированной поверхности этого электрода), где водород притягивается к электронам в металле и образует атом водорода. Затем они объединяются с другими атомами водорода, образуя h3 (g).Этот газообразный водород выделяется из системы. Для поддержания реакции к электроду требуется постоянный поток H ₂ (г). Pt-провод подключается к аналогичному электроду, в котором происходит противоположный процесс, и таким образом создается заряд, который равен 0 вольт. Обычно предпочтение отдается другим стандартным электродам, поскольку установка SHE может быть сложной задачей. Сложность возникает при приготовлении платинированной поверхности и при контроле концентрации реагентов.По этой причине SHE называют гипотетическим электродом.

Трехэлектродная система

Трехэлектродная система состоит из рабочего электрода, электрода сравнения и вспомогательного электрода. Трехэлектродная система важна в вольтамперометрии. Все три этих электрода служат уникальным роликом в трехэлектродной системе. Электрод сравнения относится к электроду, который имеет установленный электродный потенциал. В электрохимической ячейке электрод сравнения может использоваться как полуячейка.Когда электрод сравнения действует как половина ячейки, можно обнаружить электродный потенциал другой половины ячейки. Вспомогательный электрод — это электрод, который гарантирует, что ток не проходит через контрольную ячейку. Он гарантирует, что ток равен току рабочего электрода. Рабочий электрод — это электрод, который переносит электроны к присутствующим веществам и от них. Вот некоторые примеры эталонных ячеек:

Каломельный электрод: Этот электрод сравнения состоит из молекул ртути и хлорида ртути.Этот электрод может быть относительно проще в изготовлении и обслуживании по сравнению с SHE. Он состоит из твердой пасты Hg ₂ Cl ₂ и жидкой элементарной ртути, прикрепленной к стержню, который погружен в насыщенный раствор KCl. Необходимо, чтобы раствор был насыщенным, потому что это позволяет фиксировать активность хлорида калия, а напряжение быть ниже и ближе к SHE. Этот насыщенный раствор обеспечивает обмен ионами хлора. Все это обычно помещается внутри трубки, которая имеет пористый солевой мостик, позволяющий электронам протекать обратно и замыкать цепь.-_ {(водный)} \]

Серебро-хлоридный электрод серебра : Электрод такого типа осаждает соль в растворе, который участвует в электродной реакции. Этот электрод состоит из твердого серебра и его осажденной соли AgCl. Это широко используемый электрод сравнения, поскольку он недорог и не так токсичен, как каломельный электрод, содержащий ртуть. Электрод из серебра и хлорида серебра изготавливается из твердой серебряной проволоки, кодируемой AgCl. Затем его помещают в пробирку с раствором KCl и AgCl.-_ {(водный)} \]

Список литературы

1. Айвз, Дэвид Дж. Дж. И Джордж Джон. Янц. «2. Водородный электрод». Электроды сравнения. Нью-Йорк [usw.]: Acad. Пр., 1961. Печать.
2. Оллманд А. и Гарольд Иоганн Томас. Эллингем. «Глава 4: Электролизная ванна». Принципы прикладной электрохимии, . Нью-Йорк: Longmans, Green, 1924. Печать
3. Стандартный водородный электрод: искаженная концепция, http: //pubs.acs.org / doi / pdf / 10.1021 / ed050p604

Проблемы

1. Какой электрод окисляет раствор в полуячейке? Анод или катод?

2. Почему стандартный водородный электрод важен для расчета потенциалов ячеек?

3. Определите, какая сторона является катодом, а какая — анодом.

Ag (ов) | Ag + (водн.) (. 5M) || Ag ⁺ (водн.) (0,05M) | Аг (ов)

4. Почему важно использовать инертный электрод в таких ситуациях, как SHE?

5.Каков стандартный потенциал половины ячейки для SHE?

Ответы (выделите, чтобы увидеть):

1. Анод

2. Это важно при вычислении потенциалов полуэлементов, поскольку оно служит ориентиром. Без этого электрода не было бы оснований для расчета значений потенциалов ячеек.

3. Слева — анод, справа — катод.

4. В этой ситуации важно использовать инертный электрод, потому что он не будет вступать в реакцию или участвовать в реакции в ячейке, а просто обеспечивает площадь поверхности для протекания реакции.

5,0 вольт.

Авторы и авторство

.