Diseño de matrices de electrodos EEG: geometría, canales y uso

El diseño de matrices de electrodos EEG debe partir de la pregunta de registro, el sistema de coordenadas del cuero cabelludo y el mapa de canales de adquisición, no del contorno de una lámina flexible. Para un equipo OEM, la decisión consiste en comprobar si una matriz de electrodos EEG a medida conserva la posición, la función de referencia y tierra, la identidad de canal, el contacto con la piel y el ruteado hasta el conector durante las condiciones de uso previstas. El fabricante del componente puede controlar geometría, conductores impresos, conversión e inspección; el OEM debe validar la interfaz con el amplificador, la calidad de señal, la seguridad biológica, el uso clínico y la vía regulatoria del equipo terminado.

Última actualización: 3 de agosto de 2026

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1. La geometría de una matriz EEG es una decisión de sistema

Una matriz de electrodos forma una cadena de identidades. Una posición del cuero cabelludo se convierte en una ventana de contacto; esa ventana se conecta a una red impresa; la red termina en un pin; el pin llega a una entrada del frontal analógico; y el software asigna una etiqueta de canal a los datos. Si un eslabón cambia sin actualizar los demás, el componente puede superar la prueba de continuidad y, aun así, registrar la posición equivocada.

La mecánica está igual de acoplada. Un soporte plano debe asentarse sobre una superficie con curvatura compuesta, distinta entre tallas y, en muchas zonas, cubierta de pelo. El adhesivo, el hidrogel, los cortes de alivio, la salida de la cola y la sujeción del cable determinan cómo llega la presión a cada contacto. El estudio de Debener y colaboradores sobre cEEGrid evaluó una matriz impresa en forma de C alrededor de la oreja. En aquel protocolo de diez participantes, varias molestias leves se asociaron al contacto de un borde con la parte posterior del pabellón auricular. No es una conclusión universal, pero sí demuestra que el ajuste no puede deducirse solo del arte plano. (Debener et al., 2015)

De un error de liberación a un dato no fiable

El diseño debe cerrar cuatro modelos a la vez: mapa anatómico, mapa eléctrico, conjunto de uso y conexión con el sistema de adquisición. Optimizar uno de forma aislada produce dibujos ordenados, pero no un equipo físico verificable.

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2. Marco de 10 puntos para el diseño de matrices de electrodos EEG

Los diez criterios son uso previsto, sistema de coordenadas, número de canales, funciones de referencia y tierra, arquitectura de contacto, conformabilidad, ruteado impreso, mecánica de interconexión, conjunto de uso y propiedad de la validación. El orden importa: una decisión posterior no debería congelarse mientras su dependencia anterior siga abierta.

2.1 Fijar primero el uso previsto y quién valida cada resultado

EEG no constituye por sí solo una especificación. Un registro clínico rutinario, un estudio del sueño, un parche regional de investigación, un sistema ambulatorio, un experimento BCI y una diadema de consumo pueden requerir coberturas, contactos, duraciones y evidencias diferentes. La guía conjunta IFCN-ILAE de 2023 recomienda de forma condicional el montaje IFCN de 25 electrodos cuando sea viable para EEG clínico rutinario y del sueño, con el sistema 10-20 como alternativa. Esto no obliga a usar 25 posiciones en todo parche regional o de investigación; obliga a declarar el uso que gobierna el diseño. (Peltola et al., 2023)

La matriz de responsabilidades debe asignar colocación, preparación, electrónica frontal, aceptación de señal, gestión de artefactos, evaluación del contacto cutáneo, limpieza o uso único, embalaje, etiquetas de software y tramitación regulatoria. El silencio en un plano de electrodos impresos no resuelve ninguna de esas materias.

Señal favorable: la especificación nombra uso, operador, región craneal, duración, reutilización, ambiente, electrónica anfitriona, fabricante legal y responsable de aceptación.

Señal de alerta: el requisito se limita a apto para EEG, grado médico o equivalente a una gorra clínica.

2.2 Definir posiciones desde la anatomía, no desde un paso plano

El marco de coordenadas IFCN localiza electrodos mediante medidas normalizadas del 10 % y el 20 % entre referencias anatómicas. Es un sistema de coordenadas de superficie, no un paso universal en milímetros. La propuesta IFCN de 2017 recomienda para uso clínico básico una matriz de 25 electrodos, incluida una cadena temporal inferior, y emplea nomenclatura 10-10. (Seeck et al., 2017)

En un soporte flexible deben liberarse tanto las etiquetas clínicas o de investigación como las coordenadas fabricables. La geometría fuente debe indicar nasión, inión y puntos preauriculares cuando correspondan, orientación izquierda/derecha y anterior/posterior, intervalo de tallas, trayectorias superficiales nominales, error de colocación permitido y referencias geométricas de la pieza convertida o del útil. Si hay varias tallas, cada una necesita un mapa controlado; escalar solo el perímetro puede desplazar los centros de contacto respecto a la anatomía.

Señal favorable: una tabla relaciona sitio, coordenada 3D o superficial, coordenada 2D, contorno de contacto, orientación y revisión.

Señal de alerta: se estira una captura de un mapa craneal hasta encajar en el troquel.

2.3 Separar electrodos, canales registrados, pines y entradas auxiliares

El número de electrodos no equivale automáticamente al número de canales EEG registrados. La matriz física puede incluir contactos de registro, referencia del sistema, tierra aislada o bias definida por el frontal, contactos auxiliares, posiciones no usadas y puntos de ensayo. El conector también puede reservar pines para blindaje, llave, retornos duplicados o ampliaciones. ACNS Guideline 1 trata canales, posiciones, referencia, tierra aislada y señales fisiológicas auxiliares como funciones distintas. (ACNS Guideline 1, 2016)

Señal favorable: la tabla de canales se genera desde la misma revisión que el arte de circuito y el plano del conector.

Señal de alerta: se elige 32 canales porque existe un conector de 32 posiciones y las funciones se asignan después.

2.4 Liberar referencia, tierra aislada y bias desde el frontal real

Referencia y tierra no son etiquetas intercambiables. ACNS indica que la tierra aislada debe conectarse a la caja de registro según las instrucciones del fabricante del equipo y que ningún electrodo debe conectarse a chasis o tierra de protección. También desaconseja usar las orejas enlazadas como referencia de registro digital. Son recomendaciones para EEG clínico digital, no un algoritmo universal para toda investigación.

La regla de diseño es concreta: el OEM debe fijar función del frontal, pin, sitio y estrategia de rereferenciación posterior. Si el circuito integrado emplea una función de bias excitado o electrodo neutro, el esquema y la tabla de canales deben usar ese nombre, no rebautizarla como tierra en un plano mecánico.

Señal favorable: mapa de colocación, esquema, asignación de pines y diccionario de software usan los mismos nombres de función.

Señal de alerta: referencia y bias comparten conductor, o un contacto de paciente llega a blindaje, chasis o tierra de protección sin el diseño de seguridad del equipo.

2.5 Elegir el contacto según la región y el protocolo de uso

El material del electrodo no decide por sí solo la calidad del contacto. Intervienen pelo, preparación cutánea, medio conductor, presión, retención, sudor, movimiento, tiempo de uso, retirada y características de entrada del amplificador. Para EEG clínico rutinario y del sueño, la guía IFCN-ILAE de 2023 todavía no recomienda sistemas secos porque el movimiento, el sudor y su mitigación no estaban suficientemente estudiados en ese contexto. La misma guía sugiere una impedancia electrodo-cuero cabelludo inferior a 5 kΩ y considera aceptable un valor inferior a 10 kΩ, además de advertir sobre el equilibrio entre electrodos. Son valores clínicos de interfaz, no límites de resistencia de pista ni requisitos universales para cualquier AFE.

Un estudio de 2020 sobre una matriz frontal empleó Ag/AgCl serigrafiado, una esponja conductora absorbente de sudor y púas flexibles. También trató como riesgos la interferencia por sudor y los cortocircuitos entre contactos contiguos. Es un prototipo frontal específico, no una receta de materiales, pero confirma que el aislamiento en húmedo debe figurar en el plano y en el plan de ensayo. (Li et al., 2020)

Señal favorable: se liberan región, estado del pelo, preparación, medio de contacto, movimiento normal, duración, retirada, reutilización y método de impedancia.

Señal de alerta: se selecciona una tecnología por un único valor de impedancia sin frecuencia, amplificador, preparación, ambiente o condiciones de los sujetos.

2.6 Segmentar el soporte para gestionar curvatura, pelo y carga de borde

Una película flexible se dobla con facilidad en una dirección, pero la cabeza presenta curvatura compuesta. Forzar una sola lámina no extensible puede formar arrugas, puentes o concentraciones de carga. Entre las opciones están conductores extensibles, islas unidas por puentes estrechos, cortes de alivio, submatrices solapadas o una gorra que soporte módulos impresos menores. La elección depende del conjunto conductor, del método de colocación, de las tallas y de si la distancia relativa entre contactos debe mantenerse fija.

La investigación sobre e-tattoos impresos directamente en el cuero cabelludo usó geometría individual y planificación de trayectorias antes de imprimir electrodos e interconexiones. El proceso no equivale a convertir una película impresa, pero deja una lección válida: el mapa 3D debe gobernar el patrón 2D, no al revés. (Scalco de Vasconcelos et al., 2025)

Los cortes y separaciones no deben cruzar contactos, pistas críticas, diques adhesivos o bordes cargados. Conviene marcar la línea del pelo, la oreja y cualquier almohadilla de casco o diadema. La inspección debe medir la posición ya colocada, no solo la pieza plana.

Señal favorable: las muestras de ajuste cubren el intervalo de tallas y registran coordenadas colocadas, arrugas, bordes levantados, puntos de presión y dirección de la cola.

Señal de alerta: la palabra flexible se usa como prueba de que un troquel sirve para todas las cabezas.

2.7 Rutear los electrodos EEG impresos desde el mapa de contactos

El ruteado debe comenzar en las posiciones bloqueadas y avanzar hacia una salida de cola deliberada. Cada red necesita un nombre único, idéntico al de la tabla de canales. El dibujo debe mostrar geometría y separación de conductores, ventanas expuestas, límites dieléctricos, cruces o cambios de capa, redes de guarda o blindaje cuando las exija el propietario de la electrónica, zonas de flexión y humedad, accesos de ensayo y referencias geométricas.

IPC identifica IPC-2223E como norma seccional para diseño de placas flexibles y rígido-flexibles. Es una referencia útil, pero no sustituye tinta, soporte, dieléctrico, curado, espesor conductor, registro de capas y ciclo de flexión reales. No existe una anchura, separación o radio de curvatura universal defendible para cualquier matriz EEG impresa. (Normas de diseño de IPC)

Si una sola capa conductora no puede salir del campo sin cruces, hace falta una decisión de arquitectura. Puede ser necesario rediseñar, dividir la matriz, cualificar un dieléctrico con puentes o adoptar una construcción multicapa. La página de matrices de electrodos impresos a medida de JASPER describe un alcance relacionado para mapas específicos, trazado, dieléctrico y zonas de conexión; la construcción cotizada sigue determinando la viabilidad.

Señal favorable: arte de circuito, dieléctrico, ventanas y tabla red-pin comparten revisión y origen de coordenadas.

Señal de alerta: el maestro de producción es una imagen ráster o se añade un cruce sin actualizar aislamiento y asignación de pines.

2.8 Mantener las fuerzas del conector y del cable fuera del campo sensor

La cola es una salida eléctrica y una trayectoria de carga mecánica. Debe fijarse su dirección en uso, orden de conductores, zonas prohibidas, dobleces previstos, rigidizador, cara de contactos, pin 1, polarización, profundidad de inserción, retención, conector acoplado, dirección del cable y sujeción externa. Un conector correcto en una mesa puede torsionar la isla más próxima cuando el usuario mueve la cabeza.

Symeonidou y colaboradores aislaron mecanismos de artefacto en un fantoma e identificaron el balanceo del cable como contribuyente relevante. El resultado no es un límite de rendimiento humano; sí respalda ensayar cable y cola como parte del conjunto colocado. (Symeonidou et al., 2018)

La asignación de pines debe conservar las barreras de seguridad de la interfaz de paciente del equipo terminado. Protección frente al contacto, aislamiento, desfibrilación y requisitos del cable pertenecen a la arquitectura y revisión normativa del dispositivo. Un conector FPC genérico no se convierte por sí solo en conexión EEG cualificada.

Señal favorable: el plano colocado muestra trayectoria de carga, punto de sujeción, longitud libre, orientación de acoplamiento y ensayo de tracción/flexión representativo.

Señal de alerta: el conector se elige solo por el paso o el rigidizador termina bajo una flexión habitual.

2.9 Dibujar el conjunto de uso por zonas de material

Un parche flexible para cuero cabelludo rara vez lleva el mismo material en todo el contorno. El contacto necesita una interfaz húmeda, semiseca o seca; las pistas requieren aislamiento; el adhesivo puede rodear la ventana activa sin cubrirla; la cola puede quedar sin adhesivo; una lengüeta de manipulación necesita una zona no pegajosa; y el rigidizador solo corresponde al conector. Cada frontera exige coordenadas y reglas de solape.

Una arquitectura funcional representativa es la siguiente. No prescribe una construcción JASPER y el orden físico puede variar:

cuero cabelludo / condición del pelo
        │
        ├─ medio conductor o geometría de contacto seco [según proyecto]
        ├─ ventana de electrodo expuesta
        ├─ zona de adhesivo o retención
        ├─ abertura dieléctrica que define el contacto y cubre pistas
        ├─ capa de conductor y electrodo impresos
        ├─ soporte flexible con alivios o segmentación
        ├─ refuerzo local o lengüeta de manejo [si procede]
        └─ soporte antiadherente protector hasta la aplicación

campo de contactos ─ transición flexible ─ cola ─ rigidizador ─ conector polarizado

Junto al apilamiento debe liberarse el protocolo de uso: preparación de piel y pelo, temperatura, humedad, sudor, movimiento, duración, uso único o reutilización, dirección de retirada, limpieza, almacenamiento, retirada del soporte antiadherente y embalaje. ISO 10993-1:2025 enmarca la evaluación biológica como un proceso de gestión de riesgos ligado a materiales, diseño, contacto tisular y duración de exposición. Una declaración de materia prima no demuestra la seguridad biológica de la matriz procesada y embalada. (ISO 10993-1:2025)

Señal favorable: el plano sitúa cada zona y el fabricante legal evalúa la construcción final de contacto para la exposición prevista.

Señal de alerta: la lista de materiales dice adhesivo biocompatible sin grado, proceso, categoría de contacto, duración o evaluación del dispositivo.

2.10 Separar la evidencia del componente de la validación del equipo

Dimensiones, registro, continuidad, aislamiento, resistencia de conductor según un método acordado, geometría de ventanas, mapa de pines, defectos visuales, etiquetas y embalaje pueden demostrar conformidad con la especificación del componente. No demuestran que el sistema registre un EEG aceptable en movimiento, se ajuste a la población, sea seguro sobre la piel, funcione con el amplificador o cumpla una vía de mercado.

IEC 80601-2-26:2019, con la Enmienda 1:2024 en el contexto consolidado actual, cubre seguridad básica y funcionamiento esencial de electroencefalógrafos y sistemas electromédicos. Su alcance obliga a separar la inspección de una matriz pasiva de la evidencia del equipo terminado; no permite llamar conforme con IEC a un componente impreso no alimentado. (IEC 80601-2-26:2019)

La página de planificación de ensayos y validación de JASPER mantiene esta separación entre controles de producción definidos por plano y validación ambiental, de ciclo y de conjunto específica del proyecto. Método, muestras, límites y registros deben acordarse para la construcción cotizada.

Señal favorable: el plan de primeras piezas asigna estado de muestra, método, condición, límite, registro y aprobador a cada requisito.

Señal de alerta: una continuidad correcta, una ficha de material o una demostración breve se presenta como conformidad del equipo.

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3. Proceso de compra y liberación en seis pasos

Este proceso convierte los diez criterios en una liberación controlada. No conviene avanzar un dibujo porque haya una ventana de prototipado disponible; primero debe cerrarse la dependencia pendiente.

Paso 1. Delimitar el registro y la responsabilidad regulatoria

Redacte una página con uso previsto, usuarios, población, región craneal, duración, ambiente, carácter clínico o de investigación, tipo de contacto, reutilización, amplificador, propietario del software, fabricante legal y mercados. Añada exclusiones explícitas. Este documento decide qué guía clínica, evidencia de contacto seco o estrategia regional gobierna el proyecto.

Paso 2. Liberar la geometría de colocación

Entregue sitios, sistema de coordenadas, referencias anatómicas, orientación, estrategia de tallas, contornos de contacto, supuestos sobre el pelo, líneas de división y referencias geométricas. Si un modelo 3D dirige el diseño, conserve el modelo superficial y el método controlado de aplanado. Apruebe el ajuste representativo antes de congelar el troquel.

Paso 3. Cerrar el mapa de canales y conectores

Para cada contacto, asigne sitio, función, red, pin, entrada AFE y etiqueta de software. Declare además referencia, tierra aislada o bias, auxiliares, blindajes, reservas y puntos de ensayo. Revise el mapa en ambos sentidos: del sitio al dato y del dato al sitio.

Paso 4. Liberar circuito, materiales y condiciones de uso

El paquete de solicitud debe incluir geometría editable y copias controladas:

Paso 5. Aprobar muestras representativas de producción

El prototipado debe responder riesgos definidos. Inspeccione geometría y asignación de pines en plano y coloque después la misma construcción con protector antiadherente, retención, conector y cable previstos. Ejercite movimiento normal, fronteras de sudor o medio conductor cuando proceda, sujeción de cola y desconexión. Registre fallos por sitio y red, no solo como resultado global.

Paso 6. Completar la validación OEM y congelar los cambios

El OEM valida con el método de colocación, electrónica, cable, software, protocolo de uso, evaluación biológica y evidencia de uso previsto liberados. Después se congelan arte, grados de material, proveedores, curado y conversión, conector, protector antiadherente, orientación del embalaje, métodos de ensayo y muestras aprobadas. Todo cambio en geometría, proceso, material o embalaje necesita una revisión de impacto definida.

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4. Señales de alerta y casos en los que una matriz flexible no conviene

Los siguientes defectos deben detener la solicitud o la aprobación de muestras:

• No existe frontera de uso: EEG es toda la descripción de la aplicación.
• No hay base anatómica: un paso plano o una imagen sustituye referencias y geometría superficial.
• Se mezclan recuentos: electrodos, canales, pines, referencia, bias/tierra y auxiliares comparten un número.
• Referencia y tierra siguen abiertas: el mapa se congela antes que la interfaz AFE.
• Solo hay arte ráster: contactos, pistas, dieléctrico y troquel no pueden dimensionarse ni compararse por revisión.
• No hay evidencia de ajuste colocado: se acepta una pieza plana sin tallas ni condiciones de pelo objetivo.
• Solo hay ensayos estáticos: faltan puentes en húmedo, movimiento del cable y comportamiento colocado.
• Se exagera la evidencia: continuidad o ficha de material se describen como conformidad IEC, seguridad biológica o validación clínica.

Una matriz flexible de una sola pieza suele ser inadecuada cuando el EEG clínico rutinario exige un montaje completo que el parche no cubre; las zonas con pelo requieren contactos ajustables o tridimensionales; la anatomía supera la conformabilidad del soporte; el cable no puede descargarse; o las alegaciones de reutilización, uso seco, compatibilidad MR, esterilidad, larga duración o seguridad cutánea carecen de un programa específico. En esos casos puede resultar más limpia una gorra convencional, cazoletas independientes, módulos regionales o un sistema tridimensional cualificado.

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6. Qué enviar al fabricante

Envíe el mapa de canales y la geometría de colocación antes de pedir al fabricante que dibuje el contorno. Incluya la tabla sitio-función-red-pin-software, referencias anatómicas y tallas, zonas de contacto y material, dirección de la cola, conector y pieza acoplada, condiciones de uso y reparto entre controles de componente y validación OEM. La página del caso de una matriz médica impresa aporta contexto de categoría, pero la cotización y la evidencia verificable del proyecto gobiernan cada afirmación. Los archivos pueden enviarse mediante la página de entrega de planos.

Preguntas frecuentes

¿Qué datos hacen falta antes de diseñar una matriz de electrodos EEG?

Se necesitan uso previsto, sistema de coordenadas, sitios, tallas, condiciones del pelo y de preparación, duración, arquitectura de contacto, funciones de canal, referencia y tierra, interfaz AFE, conector, recorrido del cable, zonas de material y responsables de aceptación. La geometría debe ser editable y la tabla sitio-red-pin debe estar controlada.

¿El número de electrodos coincide con el número de canales EEG?

No. Una matriz física puede incluir contactos de registro, referencia, tierra aislada o bias, contactos auxiliares, posiciones sin uso y puntos de ensayo. El número de canales registrados y el de pines del conector también pueden ser distintos. La especificación debe declarar cada función por separado.

¿Dónde deben situarse la referencia y la tierra en una matriz EEG multicanal?

No existe una posición universal. El OEM debe fijar la referencia de adquisición, la función de tierra aislada o bias, el pin del AFE y el plan de rereferenciación. En el contexto clínico de ACNS, la tierra aislada sigue las instrucciones del fabricante del equipo y no se conecta a chasis ni a tierra de protección.

¿Sirven los electrodos EEG impresos en zonas con pelo?

Solo cuando la geometría, preparación, retención, presión, movimiento y electrónica se han validado para las condiciones de pelo declaradas. Un contacto plano que funciona en la frente no puede extrapolarse al cuero cabelludo con pelo. La guía IFCN-ILAE de 2023 no recomienda aún sistemas secos para EEG clínico rutinario y del sueño.

¿En qué se diferencia una matriz flexible impresa de un electrodo EEG seco impreso en 3D?

Una matriz flexible impresa suele formar conductores, contactos y dieléctrico sobre película o circuito flexible. Un electrodo seco impreso en 3D forma un cuerpo de contacto tridimensional, a menudo para atravesar el pelo. Procesos, materiales, presión, limpieza, ruteado y evidencias de validación no son intercambiables.

¿Cómo se rutea un parche flexible de electrodos hasta el conector?

Se parte de los sitios bloqueados y se avanza hacia una salida de cola deliberada. Hay que controlar nombres de red, separaciones, cruces, dieléctrico, zonas húmedas, transiciones flexibles, orden de conductores, rigidizador, polarización, pin 1, pieza acoplada y sujeción del cable. Las reglas proceden de la construcción cualificada.

¿Qué debe comprobar el fabricante del componente en las primeras piezas?

Deben acordarse dimensiones de contacto y troquel, posición respecto a referencias geométricas, registro de capas, continuidad, aislamiento, método de resistencia, mapa red-pin, orientación del conector, criterios visuales, etiquetas y embalaje. El OEM añade ajuste colocado, uso, movimiento, piel, cadena de señal, seguridad, usabilidad y regulación.

¿Cuándo no es adecuada una matriz EEG flexible de una sola pieza?

No conviene cuando la cobertura supera la conformabilidad, los sitios con pelo necesitan ajustes individuales, la anatomía exige varias tallas o módulos, no se puede aislar la carga del cable, o el montaje clínico y la evidencia aplicable favorecen una gorra, cazoletas independientes u otra arquitectura cualificada.