I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   10 ,   No .   1 A p r il   2 0 1 8 ,   p p .   7 4 ~ 83   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ee cs.v 1 0 . i1 . p p 7 4 - 83          74       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a l s /in d ex . p h p / ijeec s   An Analy sis  of a  Flexible D ry  Sur f a ce Elect ro des       A m elia   Wo ng   Az m a n 1 ,   M uh a mm a d F a rha n Az m a n 2 ,   Siti   M o hd   Arif f   3 ,   Ya s ir  M o hd   M us t a f a h 4   H ud a   Adib a h M o hd   Ra m li 5 ,   AH M   Z a hiru l A la m 6 ,   M o ha m e d H a di H a ba ebi 7   1, 2, 3, 5 , 6, 7   El e c tri c a a n d   Co m p u ter  En g in e e rin g   De p a r tm e n t,   Ku ll iy y a h   o f   En g in e e rin g ,   4   M e c h a tro n ic E n g in e e rin g   De p a r tm e n t,   Ku ll iy y a h   o f   En g in e e rin g ,     In tern a ti o n a Isla m ic Un iv e rsit y   M a la y sia ,   Ku a la L u m p u r,   M a lay s ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   5 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Mar   5 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Mar   20 ,   2 0 1 8       In   th e   m e d ica f i e ld ,   e lec tro d e a re   c o m m o n l y   u se d   e it h e to   re tri e v e   si g n a ls   o to   c o n d u c c u rre n t.   M o st  o f   th e   o ff - th e - sh e lf   su r f a c e   e lec tro d e a re   m a d e   f ro m   m e tal  o rig id   su b stra tes .   T h is  p a p e p re se n ts  a   w o rk   o n   d e sig n in g   a   n e w   f lex ib l e   d r y   e lec tro d e u sin g   p o ly   (3 , 4 - e th y len e d io x y t h io p h e n e )   p o ly st y re n e   su lf o n a te  a n d   silv e b y   m e a n o f   d isp e n se p ri n ti n g   t e c h n o l o g y .   T h e   p o ly e ste r   c o tt o n   f a b ric  w a s   se lec t e d   a s   th e   su b stra te  in   th is  e lec tro d e   d e sig n e d .   T o   a n a l y se   th e   n e p ro p o se d   c o m p o site o f   p o ly (3 , 4 - e th y len e d io x y th io p h e n e p o ly st y r e n e   su lf o n a te  a n d   silv e r,   d iff e r e n m ix tu re s   h a v e   b e e n   a p p li e d .     Re su lt f ro m   th e   e x p e ri m e n sh o w   th a th e   c o n d u c t iv it y   o f   th e   p ro p o se d   f lex ib le  e lec tro d e   is  c o m p a ra b le  w it h   th e   c o m m e rc ialize d   p re - g e ll e d   e lec tr o d e   w h e n   a p p li e d   to   a n   e lec tri c a stim u lato d e v ice .   Ei g h o u t   o f   ten   su b jec ts  u n d e tes d e sc ri b e d   n o   d if f e re n c e   in   c o m f o rt  b e tw e e n   th e   p ro p o se d   e lec tro d e s an d   p re - g e ll e d   e lec tro d e s.   K ey w o r d s :   P E DOT : P SS   Sil v er   N a n o p ar ticles   E lectr ical  Sti m u la tio n   Fab r ic   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Am elia  W o n g   A z m an   E lectr ical  an d   C o m p u ter   E n g i n ee r in g   Dep ar t m e n t,  K u lli y y a h   o f   E n g i n ee r in g ,   I n ter n atio n al  I s la m ic  U n iv er s it y   Ma la y s ia,     Ku al L u m p u r ,   Ma la y s ia .   E m ail:  a m y @ i iu m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   T h r ev o lu tio n   o f   t h d esig n   in   th m ed ical  elec tr o d h as  b ee n   s tar ted   o v er   p ast  1 9 th   ce n tu r y .   Mu ltip le  r esear ch e s   an d   p ap er s   h av b ee n   d o n to   i m p r o v e   th q u alit y   a n d   th p er f o r m a n ce   o f   th m ed ica elec tr o d es.  Me d ical  elec tr o d e s   h a v b ee n   w id el y   u s ed   in   th h o s p ita ls   a n d   o th er   m e d ical  in s ti tu t io n   f o r   v ar ian ce   ap p licatio n s .   T h ese  ap p licatio n s   in cl u d r ec o r d in g ,   m o n i to r in g   as  w ell  as  s ti m u latio n   p u r p o s es.  I n   m an y   ca s es,  th d e s ig n   o f   m ed ical  elec tr o d es n ee d   to   b o p ti m ized   a n d   p er f o r m ed   at  t h h i g h e s t le v el  in   o r d er   to   ca p tu r clea r   s ig n al   f r o m   t h b o d y   a s   w el as   to   s ti m u l ate  m u s c les   d u r in g   r eh ab ilit at io n   p r o ce s s .   L ate s t   ad v an ce m en o f   elec tr ical  s t i m u latio n   i n   r eh ab ilit a tio n   p r o ce s s   in c lu d es  i m p r o v i n g   m u s cle  to n as  w ell  as   p r ev en ti n g   m u s c le  atr o p h y   f r o m   o cc u r r in g   e s p ec iall y   d u t o   s p o r t’ s   r elate d   i n j u r ies  [ 1 ] .   A r ti f ac t s   p r o d u ce d   d u r in g   th m o n ito r in g   a n d   th s ti m u la tio n   p r o ce s s   w i ll d eg r a d th s i g n a ls   a n d   co n s eq u e n tl y   af f ec th q u alit y   o f   th m ed i ca l p r o ce d u r e.   T h elec tr o d es  ca n   b g e n er all y   d iv id ed   in to   t w o   c lass e s   w h i ch   ar t h i n v a s i v a n d   n o n - in v asi v o r   th s u r f ac e lectr o d es.  T h u s o f   in v asi v elec tr o d in v o lv th ac tio n   o f   p ier cin g   t h el ec tr o d es  u n d er n ea t h   th s k in   s u r f ac e   w h er ea s   t h e   n on - i n v asi v elec tr o d is   ap p li ed   o n to   t h s k i n   s u r f ac e   w h ic h   m a k t h in v as iv e   elec tr o d in co n v e n ie n ce   to   b u s ed   w i th o u e x p er ts   a n d   clin ical  in ter v e n tio n .   I n   t h ca s o f   elec tr ical  s ti m u la tio n ,   t h er ar ca s es  wh er p atien ts   in e v itab l y   r eq u i r in v asi v e lectr o d e.   Ho w ev er ,   d ev elo p m en t   i n   n o n - i n v a s i v elec tr o d h as  s h o w n   s i g n i f ica n i m p r o v e m e n in   t h o u tco m o f   th n o n - in v asi v elec tr o d p u s h in g   it s   w a y   f o r w ar d   in   t h is   in d u s tr y .   A n o t h er   s i g n if ica n ad v a n ta g o f   t h s u r f ac el ec tr o d is   th at  it  is   co n v e n ien to   b u s ed   o u ts id o f   th cli n ical  s e tti n g s   i.e .   d o es  n o r eq u ir ex p er ts   s u p er v is io n   m a k i n g   i t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A n   A n a lysi s   o f a   F lexib le  Dry  S u r fa ce   E lectro d es ( A melia   Wo n g   A z ma n )   75   ea s il y   ac ce s s ib le  at  th h o s p it als,  p h ar m ac y   a n d   h ea lt h   ca r p r em i s es.  T h s u r f ac elec tr o d es  ar w id el y   u s ed   alo n g   w it h   t h s ti m u latio n   d ev ices.   T h n o n - i n v asi v elec tr o d ca n   b d iv id ed   in to   w et  an d   d r y   elec tr o d es.    T h w et  elec tr o d r eq u ir es   elec tr o l y tic  co u p li n g   f lu id ,   u s u all y   i n   t h f o r m   o f   g el   o r   p aste  as  a n   i n ter f ac b et w ee n   t h elec tr o d an d   th e   s k i n .   T h is   g el  o r   p aste  lo w er s   th s k in - elec tr o d in ter f a ce   im p ed a n ce   b y   cr ea tin g   an   io n i p ath   [ 2 ] .   Ho w e v er ,   it  h a s   b ee n   r ep o r ted   in   s o m e   ca s es   th at   t h g el  o r   p aste  m a y   i n cr ea s t h r i s k s   o f   s k in   ir r itatio n   d u r i n g   tr ea t m e n t.  Fu r t h er m o r e,   t h g el  o r   p aste  o n ce   ev ap o r ated   o r   d r ied   m a y   r es u lt  i n   i n cr ea s o f   ar ti f ac ts   [ 3 ] .   S w ea ts   d u to   p er s p ir atio n   p r o ce s s   ca n   al s o   m a k th g el  lo s its   co n tact  w it h   t h s k in .     T h d r y   elec tr o d o n   th o t h er   h an d ,   m a k es  u s e   o f   th e   s wea ts   to   co m p le m e n t h r esp o n s ib ili t y   o f   th g el  o r   p aste   o f   t h w et  el ec tr o d [ 4 ] .   T h p er s p ir atio n   w h ic h   m ai n l y   ex cr ete s   s o d iu m   c h lo r id ac ts   a s   elec tr o l y te  th a en ter s   t h p o r an d   in cr ea s es  co n d u cti v it y .   Mo r eo v er ,   th p r o d u ct  o f   th p er s p ir atio n   p r o ce s s   m o is t u r izes  t h elec tr o d es  an d   m a k es  t h elec tr o d s u r f ac e   ar ea   b ec o m e s   m o r ef f ec ti v e.   Dr y   elec tr o d es  ar n o r m all y   m ad f r o m   m e tal  s u ch   as  s il v er   o r   co p p er .   A   d is a d v an ta g o f   m etal - b ased   d r y   e lectr o d is   n o r m all y   r ig id   th a t i n cr ea s m o tio n   ar ti f ac t d u r in g   tr ea t m e n t.  T h is   m et al - b ased   elec tr o d is   n o r m all y   ap p lied   to   th s k i n   w it h   s o m p r ess u r w h ich   ca n   ca u s i n co n v en ien ce   to   u s er s .   T o   o v er co m t h ese  li m ita tio n s ,   f le x ib le  elec tr o d h as  b ee n   i n tr o d u ce d   in   t h m ar k et.   T h n e w   el ec tr o d d esig n   is   ai m ed   to   h av t h ab ili t y   o f   a   co m m er cialize d   o f f - th s h elv es  elec tr o d an d   at  th e   s a m ti m e n h an ce s   t h s ti m u latio n   ex p er ien ce   a m o n g   th u s er s   [ 5 ] .   On   th o t h er   s id o f   th r esear ch   s p ec tr u m ,   p r in tab le  cir cu it  tech n o lo g y   f o r   d esig n in g   n e w   p r o to ty p e   h as  b ee n   w id el y   i n v e s ti g at ed .   Prin tab le  cir cu it  tec h n o lo g y   o p en   n e w   d o o r   in   th d ev elo p m e n o f   m an u f ac t u r in g   p r o ce s s e s   f o r   v ar io u s   p r o d u cts.  T h is   tech n o lo g y   o f f er s   g r ea p l u s   p o in t   a s   n e w   m e th o d   i n   d esig n in g   n e w   elec tr o d es.  T h er ef o r e,   th i s   w o r k   p r ese n ts   d esig n   an d   d ev e lo p m en o f   d r y   f le x ib le  n o n - in v a s i v elec tr o d in co r p o r ati n g   t h p r in ti n g   tec h n o lo g y .   T h n e w   elec t r o d d esig n   is   ai m ed   to   h av th e   ab ilit y   o f   co n v e n tio n al  o f f - t h s h el v es  elec tr o d an d   at  t h s a m t i m e n h an ce s   t h s ti m u latio n   e x p er ien ce   a m o n g   th u s er s .   T h s u r f ac elec tr o d is   d esig n ed   s u ch   th at  it  ca n   b ea s il y   u s ed   w ith   an y   s ti m u latio n   d ev ices.  T h tar g et  ap p licatio n   o f   th elec tr o d es is   f o r   m ed ical  an d   h ea lt h   ca r f ield .     T h r est  o f   th p ap er   is   o r g an i ze d   as  f o llo w s Sect io n   2   d escr ib es  th av ai lab le  s u b s tr ates  t o   m a k a n   ef f ec tiv f le x ib le  elec tr o d es  as  w e ll  as  s u m m ar izin g   d if f er e n p r in ti n g   ci r cu it  tec h n o lo g y .   T h d escr ip tio n   o n   th d esi g n   a n d   m e th o d o lo g y   is   ex p lai n ed   in   Sectio n   3 .   Se ctio n   4   p r o v id es  th te s ti n g   r esu lt s ,   an al y s is   a n d   d is cu s s io n   o f   th i s   w o r k   f o llo wed   b y   co n cl u s io n   an d   r ec o m m en d atio n s   i n   Sectio n   5 .       2.   B ACK G RO UND   2 . 1 .   F lex ibl E lect ro des   I n   th i s   w o r k ,   w h av f o cu s ed   o n   u til izin g   f le x ib le  s u b s tr ate   as  w a y   to   p r o d u ce   f le x ib le  elec tr o d e.   Ou r   b ac k g r o u n d   s ea r c h   h as  b ee n   f o cu s ed   o n   p o l y i m id e,   p o l y d i m e th y l s ilo ax a n ( P DM S)  s u b s tr ate s   a n d   th e   tex tile  s u b s tr ate s   as t h b est ca n d id ates to   p r o d u ce   f lex ib le  el ec tr o d e.     T h p o ly i m id s u b s tr ate  ( P I )   i s   co n d u ctiv m a ter ial  w h er e   it  o f ten   u s ed   to   f o r m   ca b id f il m .   T h u s ,   p o ly i m id is   o f te n   u s ed   to   m a k i n v asi v elec tr o d es.  T h p r o ce s s   to   p r o d u ce   p o l y i m id s u b s tr ate  i n v o lv e s   a   s in g le  m ater ial  w h ich   r ed u ce s   th r eq u ir e m e n t s   o f   o th er   m ater ials ,   h en ce ,   lo w er in g   p r o d u ctio n   co s [ 6 ] .   Un f o r tu n atel y ,   p o l y i m id i s   n o s tiff   en o u g h   a n d   lac k   th r ig id it y   f ac to r   to   p e n etr ate   tis s u e   m ak i n g   i t   u n s u itab le  as  in v as iv elec tr o d e.   T h lo n g   an d   len g t h y   p o l y i m id p r o b es   also   w ill  a f f e ct  th ac cu r ac y   i n   tar g eti n g   a   s elec ted   r e g io n   d u r in g   p en etr atio n   p r o ce s s ,   as  e x a m p le   in   t h s e n s i tiv e   p ar o f   t h b r ain   r eg io n .   T h u s   m a k i n g   i n o p r ef er ab le  m ater ials   to   u s f o r   th in v asiv elec tr o d es.  Mo r eo v er ,   p o ly i m id s u b s tr at e   h av e   t h c h ar ac ter is tic   to   ab s o r b   m o i s tu r e,   b u t h i s   c h ar ac t er is tic  i s   n o s u itab le   f o r   i n v a s iv e   elec tr o d as  i p r o n to   ca u s e   f ail u r i n   r eh ab ilit atio n   p r o ce s s   [ 7 ] , [8 ] .   T h is   li m ita tio n   h o w e v er ,   m ig h b u s e f u i n   d esig n in g   n o n - in v as iv elec t r o d d esig n .     P DM o n   th o t h er   h a n d   h a s   h i g h   b io co m p atib il it y ,   s tr u ctu r al  s tab ilit y ,   p last ici t y   a n d   s o f tn e s s   f ea t u r e.   T h is   i n cr ea s t h d e g r ee   o f   f lex ib ilit y   an d   a llo w in g   it  to   b en d .   T h u s ,   m a k in g   it  r esis ta n to   cr ac k i n g   w h e n   u s ed .   T h p r o d u ctio n   o f   elec tr o d es  b ased   o n   P DM is   r elativ el y   s i m p le  a n d   q u ick .   Ho w e v er ,   th p r ep ar atio n   o f   m a k in g   P DM S   r eq u ir es  ca r s in ce   d if f er e n r atio   o f   m i x t u r es  w ill  m ak t h P DM b ec o m e   r ig id   an d   r ed u ce   th co m p r es s i b ilit y   m ak i n g   it lo s es i ts   ca p ab ilit y   to   b ec o m f le x ib le  elec t r o d [ 9 ] .     J u s r ec en tl y ,   tex t ile  b ased - ele ctr o d b eg an   to   em er g e.   T h ter m   e - te x tile  w h ic h   is   elec tr o n ic  tex tile   is   o f ten   u s ed   i n ter ch a n g ea b l y   w it h   s m ar t   f ab r ics,   f u n ctio n a ap p ar el  an d   e v en   w ea r ab le  tech n o lo g y ,   b r in g s   f o r w ar d   th id ea   o f   f le x ib le  elec tr o d es  in   th h ea lth   ca r e   f ield s .   So f elec tr o d s u r f ac es  f o r m   t h f ab r ic s   b o n d ed   w el w it h   th s k i n   s u r f ac o f   b o d y ,   h en ce ,   r ed u ce s   th ar ti f ac an d   n o i s g e n er ated   b y   t h m o tio n   b et w ee n   th elec tr o d an d   th s k i n   w h ile  i n h er it s   t h ad v a n t ag es  o f   th s u r f ac elec tr o d e.   Ho w e v er ,   f ab r ic  o n   its   o w n   is   u s u all y   i n s u lato r s   t o w ar d   th elec tr ic  cu r r e n t.  Hen ce ,   th p r esen ce   o f   th g el  o r   p aste  as  in ter f ac e   b et w ee n   th s k i n   an d   th elec tr o d es  ar r eq u ir ed .   T h er ef o r e ,   th is   w o r k   p r esen ts   t h d esig n   an d   d ev elo p m e n t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   7 4     83   76   o f   tex tile - b ased   elec tr o d e,   en h an ci n g   th ca p ab ilit y   o f   th f le x ib le  n o n - i n v a s i v elec tr o d es  d esig n   b y   m ea n s   o f   p r in tab le  cir cu it tec h n o lo g y .     2 . 2 .   P rint a ble C ircuit   T ec h no lo g y   T h t w o   m o s co m m o n   p r i n tab le  cir cu it  tec h n o lo g ies  ar e   th t w o - d i m e n s io n al  ( 2 D)   an d   th r ee - d i m en s io n al  ( 3 D)   p r in ti n g   tec h n o lo g y .   I n   2 cir cu it  p r in ti n g   tech n o lo g y ,   m o s o f   t h p r o ce s s es  ar o p er atin g   o n   th f lat   s u r f ac e s   r ath er   t h a n   o n   t h co n to u r s   o r   m u lti - ax i s   d i m e n s io n s .   Sin ce   th i s   w o r k   in v o lv e s   3 o b j ec an d   u ti lis e s   f lex ib le  s u b s tr ate,   th 3 p r in tin g   m et h o d   is   m o r s u itab le  to   r ea ch   th o b j ec tiv o f   t h is   w o r k .   T h er ar th r ee   m o s co m m o n   p r in tin g   tech n iq u e s   i n   d ep o s itin g   co n d u cti v m ater ial  o n to   f le x ib le  s u b s tr ates.  T h ey   ar th i n k j et  p r in tin g ,   s c r ee n   p r in tin g   as  w e ll a s   d is p en s er   p r in tin g .     Th in k j et  p r in tin g   is   a   s i m p le   p r o d u ctio n   p r o ce s s   w h ic h   t h e   p r in ti n g   p r o ce s s   ca n   b d o n e   b y   u s i n g   a   n o r m al  elec tr o n ic  i n k j et  p r in te r .   I n k j et  p r in tin g   ta k es  t h d ig i tal  d ata  f r o m   t h co m p u ter   an d   p r in ts   th d ata  b y   d ep o s itin g   i n k   d r o p s   o n   th s u b s tr ates.  I n   t h ca s o f   elec tr o d d esig n ,   th i n k   i s   co n d u ct iv m a ter ial  w h ic h   ca n   b m etal  n an o p ar ticles,  li q u id   m etal,   ca r b o n   n an o m ater ial,   an d   co n d u ctiv p o l y m er .   Ho w e v er ,   th in k j et  p r in tin g   tec h n iq u e   is   n o s u ita b le  f o r   m ass   p r o d u ctio n   d u t o   clo g g i n g   o f   t h p r in t in g   n o zz le  w h ich   u s u al l y   ca n   lead   to   h ig h er   p r o d u ctio n   t i m an d   co s t [ 5 ] .   I n   s cr ee n   p r in ti n g   tec h n o lo g y ,   th i n k   is   d ep o s ited   th r o u g h   p o r o u s   p r in ti n g   p late  af f i x ed   to   r ig id   f r a m [ 10] - [ 1 1 ] .   T h cir cu it d esig n   o r   th i m ag u s ed   i n   th p r in tin g   is   o f ten   c al led   th m a s k   o r   th s ten ci l.  As   co m p ar ed   to   t h e   in k j et  p r in ti n g ,   th ick   w et   la y er s   o f   i n k   is   p o s s ib le  to   b e   d ep o s ited   b y   u s i n g   t h is   tec h n iq u e   w it h o u h av i n g   to   w o r r y   ab o u clo g g in g   o f   t h i n k .   T h s cr ee n   p r in ti n g   tec h n iq u o f f er s   an   o p p o r tu n it y   f o r   m as s   p r o d u ctio n   b ec au s s i n g le  f r a m m a y   co n s i s o f   m u ltip le  m a s k s .   Un f o r tu n ate l y ,   s cr ee n   p r in ti n g   tech n iq u r eq u ir es  t h in k   to   b at  a   h ig h er   lev el  o f   v is c o s it y   f o r   b etter   r eso lu tio n   o f   th in k   d ep o s ited .   B esid es  th at,   d r ied   in k   lef o n   th m as k   ca n   d eter io r at th r eso lu tio n   o f   t h m a s k   a n d   af f e ct  th q u ali t y   o f   th e   p r in ted   p atter n .   Dis p en s er   p r in tin g   is   o n o f   d ir ec w r ite  p r in ti n g   tec h n iq u e s .   Stru ct u r es  o r   d esig n   to   b b u ilt  ca n   b d ir ec tl y   p r in ted   d ir ec tly   f r o m   th co m p u ter   an d   d o es  n o r eq u ir th u s a g o f   th m as k   w h ich   allo w ed   f o r   r ap id   p r o to ty p in g .   T h in k   is   d ep o s ited   o n to   th s u b s tr ates  b y   u s i n g   s y r i n g ac co r d in g   to   th d esire d   p r in ted   p atter n .   As  co m p ar ed   to   th in k j et  p r in ti n g ,   t h d is p en s er   p r in ti n g   tec h n iq u s u itab le  f o r   m as s   m a n u f ac tu r i n g   b y   u s i n g   m u l tip l s y r i n g in   an   ass e m b l y   lin [ 9 ] .   I n k s   i n   th f o r m   o f   s u s p en s io n s   a n d   s lu r r ie s   o r   ev en   s o lu tio n   is   p o s s ib le  to   b e   u s ed   b y   u s in g   d is p er s io n   p r in ti n g   as  co m p ar ed   to   th s cr ee n   p r in ti n g   w h ic h   r eq u ir h ig h   v is co s it y   i n k s .   Ho w e v er ,   s i m ilar   to   th in k j et  p r in tin g   tech n o lo g y ,   t h d is p er s io n   p r in tin g   m a y   s u f f er   f r o m   clo g g in g   o f   t h s y r i n g e   d u to   t h s e n s iti v it y   o f   th e   in k   b eh a v io r   to w ar d s   t h p ar ticle  s ize,   s h ap e,   co n ce n tr atio n   an d   s tab ilit y   a g a in s t a g g r eg atio n   d u to   in ter p a r ticles attr ac tiv f o r ce s .   T ab le  1   s h o w s   th e   co m p ar is o n   b et w ee n   t h ese   th r ee   p r i n ti n g   t ec h n o lo g y .   B ased   o n   t h s u m m ar y ,   t h i s   w o r k   h a s   d ec id ed   to   ad v an ce   w ith   t h d is p er s io n   p r in ti n g   s t y le   d u to   its   lo w   i m p le m e n tatio n   co s t,  f aste r   tu r n ar o u n d   ti m e   f o r   p r o to t y p i n g   as   w ell   as  d u to   o u r   s elec t io n   o f   t h co n d u cti v m ater ial   f o r   o u r   f le x ib le  d r y   elec tr o d w h ic h   is   i n   t h f o r m   o f   s o lu tio n .         T ab le  1 .   C o m p ar is o n   b et w ee n   T h r ee   3 P r in tin g   T ec h n iq u es                         3.   RE S E A RCH   M E T H O D   B ased   o n   th p r ev io u s   d is c u s s io n s ,   it  h as  b ee n   e s tab lis h ed   th at  th r ec e n ad v a n ce m en o f   t h p r in tin g   tech n o lo g y   a llo w s   u s   to   p r in th co n d u ctiv p ar o f   th elec tr o d es.  T h p r in tin g   p r o ce s s   w ill  u tili s co n d u cti v i n k   to   b p r in ted   o n to   f le x i b le  s u b s tr ates.  T o   ac h iev e   f le x ib le  d r y   elec tr o d e,   th f ab r ic  o r   th e   tex tile   h a s   b ee n   s elec ted   a s   t h m ai n   s u b s tr ate   f o r   t h ele ctr o d as  elab o r ated   in   Secti o n   2 .   T h is   s ec tio n   ex p lain s   t h m ater ial  a n d   m et h o d o lo g y   t h at  w er u s ed   to   d esig n   a n d   i m p le m e n a   h i g h   c o n d u cti v it y   an d   lo w   r esis ti v it y   f le x ib le  elec tr o d f o r   n o n - in v as iv e   s ti m u latio n   p r o ce d u r e.   T h o b j ec tiv is   to   d esig n   n o n m etal - b ased   d r y   elec tr o d w it h o u t t h r eq u ir e m en t o f   th elec tr o l y t ic  g el  o r   p aste.   M e t h o d   A d v a n t a g e   D i sad v a n t a g e   I n k j e t   P r i n t i n g     S i mp l e   p r o d u c t i o n   p r o c e ss.      P r i n t i n g   p r o c e ss  c a n   b e   d o n e   b y   c o mm o n   p r i n t e r   i n   d a i l y   u sag e .     N o t   su i t a b l e   f o r   t h e   mass   p r o d u c t i o n .     C l o g g i n g   o f   t h e   n o z z l e   b y   t h e   i n k .     S c r e e n   P r i n t i n g     C l o g g i n g   i n o t   p o ssi b l e .     M a ss   p r o d u c t i o n   f o r   si n g l e   d e si g n .     N e e d   i n k w i t h   h i g h   v i s c o si t y   f o r   b e t t e r   r e so l u t i o n .     N o t   su i t a b l e   f o r   mu l t i p l e   d e si g n   p r o d u c t .   D i sp e r si o n   P r i n t i n g     D i r e c t   p r i n t i n g   f o r   r a p i d   p r o t o t y p i n g .     S u i t a b l e   f o r   mass  ma n u f a c t u r i n g   d u e   t o   mu l t i p l e   sy r i n g e s i n   a n   a sse mb l y   l i n e .     C l o g g i n g   i p o ss i b l e   d u e   t o   se n si t i v i t y   o f   t h e   i n k   c o n c e n t r a t i o n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A n   A n a lysi s   o f a   F lexib le  Dry  S u r fa ce   E lectro d es ( A melia   Wo n g   A z ma n )   77   3 . 1 .   M a t er ia l P re pa r a t io ns   f o F l ex ibl E lect ro de  Desig n   T h Po ly ( 3 , 4 - et h y le n ed io x y t h io p h en e)   p o l y s t y r e n s u lf o n ate  o r   k n o w n   as  P E DOT :P SS   w h ich   co m e s   in   t h f o r m   o f   s o lu ti o n   is   co n d u ctiv p o l y m er .   P E DO T :P SS   is   co n v en tio n a ll y   u s in   v ar io u s   o p to elec tr o n ics  d ev ices   d u t o   its   g o o d   o x id atio n   r es is ta n c as  w el as   h i g h   elec tr ical   co n d u cti v it y .   B esid e s   p r o d u cin g   s m o o th   co n d u cti v e   la y er   o n   d ep o s ited   ar ea ,   th P E DOT : P SS   w as  s elec ted   as  th m ain   co atin g   i n   th is   p r o p o s ed   elec tr o d d u t o   its   h y d r o p h il ic  c h ar ac ter is ti [ u p d ate  s e m u la] .   H y d r o p h il ic  ch ar ac ter is ti i s   b en ef icia as  th elec tr o d n ee d s   to   b e   ab le  to   ab s o r b   s w ea f r o m   p er s p ir atio n   p r o ce s s .   T h i s   w i ll  tak t h r o ll   o f   elec tr o l y tic  g el  o r   p aste  co m m o n l y   u s ed   in   co m m er cializ ed   w et  elec tr o d to   o v er co m th s k i n   i m p ed an ce .   An o th er   ad v an ta g o f   P E DOT : P SS ,   it  ca n   u n d er g o   v ar io u s   p r o ce s s in g   m et h o d   s u c h   a s   d r o p   co atin g ,   s p r a y   co atin g ,   s p in   co ati n g   o r   v ar io u s   p r in tin g   tec h n iq u es  [ 1 0 ] .   T h P E DO T P SS   1 . 3   w t%  i n   H 2 f r o m   Sig m a   A ld r ic h   h a s   b ee n   u s ed   i n   t h i s   w o r k .   1 . 3   w t%  d i s p er s io n   i n   H 2 m ea n s   th e   co n ce n tr atio n   o f   1 . 3 g   o f   P E DOT P SS   in   1 0 0 g   o f   w a ter .   T h co n d u ctiv i t y   o f   th i s   P E DOT :P SS   s o lu tio n   is   at  1   S/c m .   B esid es  P E DOT : P SS ,   s ilv er   n an o p ar ticles  s o lu tio n ,   Sil v er S o l™ ,   w i th   t w o   d i f f er e n co n c en tr atio n s ;   2 0 0 0   p p m   a n d   5 0 0 0   p p m ,   w e r u s ed   i n   t h is   w o r k .   1   p p m   o r   p ar p er   m illi o n   o f   co llo id al  s il v er   m ea n s   o n e   m illi g r a m   o f   s il v er   b ein g   d ep o s ited   in to   1 0 0 0   m o f   w ater .   I n   o th er   w o r d s ,   1   p p m   eq u al s   to   1   m i lli g r a m   o f   s ilv er   co llo id al  p er   liter   o f   w at er   ( 1   m g / L ) .   Sil v er   n a n o p ar ticles  is   r ef er r i n g   to   th m etall ic  s ilv er   h av t h s iz e   r an g o f   1   to   1 0 0   n an o   m eter   ( n m ) .   Si lv er So l™   is   c h o s e n   as   th s u p p lier   b r an d   b ec au s it  is   m ad o f   9 9 . 9 9 p u r n o b le  s il v er   w it h   t h p ar t icle  s ize  r a n g i n g   f r o m   3   to   5   n m .   Sil v er   w a s   c h o s en   to   b u s ed   in   d esi g n in g   o u r   p r o p o s ed   elec tr o d d u to   its   h ig h   elec tr ical  co n d u cti v it y   ca p ab ilit y .   Mo r eo v er ,   it  ex h ib it s   an tib ac ter ial,   an ti - f u n g u s   an d   an tiv ir u s   p r o p er ties ,   th u s   it  is   h ar m le s s   to   h u m an   b o d y   w h ic h   ca n   b u s e f u in   m ed ical  s etti n g s   [1 1 ] .   T h an ti m icr o b ial  ag en t s   ch ar ac ter is tic  o f   th Sil v er S o l™   h a v b ee n   p r o v en   b y   n u m b er   o f   test s   w h ic h   r esu lt s   in   d ec r ea s i n g   n u m b er   o f   b ac ter ia  u p   to   1 0 0 % [ 1 2 ].   B o th   P E DO T :P SS   an d   s ilv er   s o lu tio n   as  s h o w n   in   F ig u r 1   w er m i x   to   b ec o m t h co n d u ctiv i n k   to   b p r in ted   o n   th 6 5 /3 5   p o l y ester   co tto n   f ab r ics  s u b s tr at es  b y   u s i n g   t h d is p en s er   p r in ti n g   m et h o d .     B y   co m b i n i n g   t h s il v er   w it h   P E DOT :P SS ,   th is   en s u r co n t in u o u s   co n d u cti v it y   o f   th e lectr o d d u r in g   th s ti m u la tio n   eli m i n ati n g   t h co n d u cti v it y   p r o b le m   th at  co u ld   o cc u r   w h e n   s il v er   ac tin g   i n d ep en d en tl y   [ 1 3 ] .   P r io r   t o   m i x i n g   th s il v er   n an o p ar ticles  s o lu tio n ,   6 0   m o f   s ilv er   s o l u tio n   w a s   s et  to   b ev ap o r ated   at  1 0 0   u n t il it sat u r ates to   2 0   m l,  r ed u cin g   t h liq u id it y   s tate  o f   t h s ilv er   s o lu tio n .             Fig u r 1 .   a)   Sil v er So l f r o m   N MSB ,   b )   P E DOT :   P SS   f r o m   S ig m A ld r ich       Fo r   th co n d u cti v it y   an d   f lex i b ilit y   tes t,  3   m o f   P E DOT :P S w a s   m ix ed   w it h   f iv d i f f er e n v o l u m es   o f   s il v er   s o l u tio n 1   m l,  2   m l,  3   m l,  4   m l,  a n d   5   m l.  E ac h   o f   th aq u eo u s   s o lu tio n   w a s   s tir r ed   m a g n etica ll y   at   r o o m   te m p er atu r f o r   3   h o u r s   b ef o r b ein g   lo ad ed   in to   th s y r i n g to   b d ep o s ited   o n to   th s u b s tr ates.  T h e   in k   w a s   p r in ted   o n   1   c m 2   o f   t h p o l y e s ter   co tto n   f ab r ics  w it h   ea c h   la y er   o f   i n k   d ep o s ited   w a s   s e at   v o lu m e   o f   1   m l.  T h in k   w as  p r in ted   w it h   d if f er e n n u m b er   o f   la y e r s   f o r   ea ch   P E DOT P SS   an d   s ilv er   m i x tu r w it h   ea ch   la y er   h av i n g   t w o   s a m p le s o n f o r   p o s t - tr ea t m e n p r o ce s s   an d   t h o th er   w it h   n o   p o s t - tr ea t m en p r o ce s s .   Fo r   th elec tr o d es  w it h   t h p o s t - tr ea t m e n t,  t h f ab r ics  w it h   t h d ep o s ited   i n k   ar an n ea led   o n   t h h o p late  a t   1 0 0 ˚ C   f o r   3   m in u tes   ( t h es ti m ated   ti m e   f o r   w a ter   to   b e v ap o r ated ) .   Me an w h ile,   f o r   t h e   elec tr o d es  w it h   n o   p o s t - tr ea t m en t,  th elec tr o d s a m p les   w er d r y   at  t h r o o m   te m p er atu r e.   T h co n d u ct i v it y   f o r   ea ch   s a m p le   w a s   ex a m i n ed .   Fo r   p r o to ty p in g   o f   th e   elec tr o d d esig n ,   5   m l   o f   th e   P E DOT P SS   w a s   m i x ed   w it h   th e   5   m l   o f   t h e   ev ap o r ated   s ilv er   f o r   b o th   s ilv er   co n ce n tr atio n s .   T h aq u eo u s   s o lu tio n   w as  p u o n   t h m a g n etica ll y   s tirr er   f o r   3   h o u r s   b ef o r b ein g   lo ad ed   i n to   th s y r i n g f o r   p r in tin g   p r o ce s s .   T h in k   s o lu tio n   w i th   b o th   s ilv er   w it h   2 0 0 0   p p m   an d   5 0 0 0   p p m   w er e   ea ch   p r in ted   o n to   a   5   c m   x   5   c m   p o l y e s ter   co tto n   f ab r ic.   S i n ce   t h e   elec tr o d Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   7 4     83   78   p r o to ty p d esig n   w a s   o n l y   co n s i s ted   o f   s i m p le  g eo m etr y ,   t h d is p en s er   p r in ti n g   p r o ce s s   w a s   d o n m a n u all y   b y   d ir ec w r it in g   u s in g   s y r in g e.   Fin all y ,   t h d r ied   elec tr o d es  w er s e w ed   to   h av 4   cm   x   4   cm   d i m e n s io n   f o r   p r o p er   co m p ar is o n   w it h   th co m m er cial ized   p r e - g elled   elec tr o d es  as  s h o w n   in   Fi g u r 2 .   Nex t,  th elec tr o d es   ar i m p le m e n ted   w it h   th s ti m u latio n   d e v ices  f o r   th v er i f ica tio n   test .                 Fig u r 2 .   E lectr o d d esig n   s ca led   in   m eter : ( a)   Fro n t v ie w   o f   th d es ig n .   ( b )   B ac k   v ie w   o f   t h d esig n       3 . 2 .   Co nd uct iv it y   a nd   Ver if ica t io n T est   T h p er f o r m a n ce   o f   t h elec t r o d w a s   e v al u ated   in   ter m s   o f   th e   co n d u c tan ce   o f   t h ele ctr o d e.   B y   m ea s u r in g   t h elec tr ic  cu r r en p ass in g   th r o u g h   t h elec tr o d es  w h e n   DC   v o ltag is   ap p lied   as  illu s tr ated   in   Fig u r 3 ,   th co n d u ctan ce   o f   th elec tr o d e,   w h ich   is   t h r ec ip r o ca o f   th r esis tan ce ,   ca n   b ca lcu lated   b y   u s i n g   t h O h m s   L a w   eq u atio n .   T h r esi s to r ,   R ,   is   a   f i x   v al u e.   T h elec tr o d w it h   t h lo w e s r esi s ta n ce   i.e .   h ig h e s co n d u cti v it y   w ill   b c h o s en   as  t h e   d es ig n   f o r   th e   f le x ib le  d r y   elec tr o d es.  S in ce   th e   co n d u cti v it y   o f   t h elec tr o d ca n   b d ef in ed   as  th ab ilit y   o f   t h elec tr o d to   allo w   t h elec tr ic  ch ar g e s   to   p ass   th r o u g h   it,  t h e   s a m p le  w it h   t h h i g h er   co n d u c tiv it y   w ill d eter m in t h v o lu m o f   t h s il v e r   to   b ad d ed   t o   th P E DOT P SS .           Fig u r 3 .   Si m p le  cir cu i t set u p   to   m ea s u r elec tr o d r esis tan c an d   co n d u cti v it y       Ou r   s ec o n d   test   w as  to   test   th ac tu al  p er f o r m a n ce   o f   th e   p r o p o s ed   elec tr o d e   as  co m p le m e n tar y   co m p o n e n t s   f o r   t h p u r p o s o f   s ti m u latio n .    Sa m p le s   o f   t h elec tr o d ar co n n ec ted   to   th t w o   en d s   o f   a n   ac tu al  s t i m u lat io n   d ev ice.   I n   th is   w o r k ,   th Me d St i m   X P   h as  b ee n   u s ed .   T h Me d Sti m   XP   s ti m u lato r   a)   b)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A n   A n a lysi s   o f a   F lexib le  Dry  S u r fa ce   E lectro d es ( A melia   Wo n g   A z ma n )   79   d ev ice  w it h   t h p r ep r o g r a m m ed   s ti m u latio n   is   w id el y   u s ed   as  n e u r o m u s c u lar   elec tr ic al  n er v e   s ti m u latio n   ( NM E S)  f o r   v ar io u s   m u s c u lar   r eh ab ilit atio n s .   T h ai m   is   to   v er if y   t h s ig n al  s tr en g t h   as   w ell   as  to   m ea s u r e   th co m f o r tab ilit y   a m o n g   t h r esp o n d en ts .     T o   v er if y   t h s i g n al  o u tp u ts   f r o m   th s ti m u lato r   d ev ice,   o n o f   th p r ep r o g r a m m ed   s ett in g s   o n   Me d i   Sti m   w as   s elec ted .   T h s i g n al   co m i n g   o u t   f r o m   t h elec tr o d es  w er t h e n   ca p tu r ed   u s i n g   t h o s cil lo s co p e.   I n   th is   v er i f icat io n   te s t,  b esid e s   co m p ar i n g   th e   o u tp u f r o m   t h p r o p o s ed   elec tr o d w it h   th e   p r e - g elled   elec tr o d es,  s ig n a p r o d u ce d   f o r   th p r o p o s e d   elec tr o d w it h   2 0 0 0   p p m   s il v er   w as  also   co m p ar ed   w it h   th e   elec tr o d es  w it h   5 0 0 0   p p m   s il v er   co n ce n tr atio n .   T h co m f o r tab ilit y   test   w as  p er f o r m ed   o n   1 0   r esp o n d en ts   ag ed   b et w ee n   2 3   an d   2 6   y e ar s .   T h ev alu at io n   w a s   o b s er v ed   b ased   o n   th s u r v e y   f o r m   f il led   b y   t h r esp o n d en ts   a f ter   th i m p le m e n tatio n   o f   th s ti m u latio n   d ev i ce s .       4.   E XP E R I M E NT   R E SU L T A ND  ANA L YS I S   T h is   s ec tio n   elab o r ates  t h e   ex p er im e n t   co n d u cted .     I n i tiall y ,   t h e   ex p er i m en ts   v er i f y   t h co n d u cti v it y   o f   t h elec tr o d es  o f   d i f f er e n l a y er s   o f   2 0 0 0   p p m   s il v er   ad d e d   in to   P E DOT P SS   w it h   b o th   an n ea led   a n d   n o n - an n ea led   p r o ce s s .   T h e n ,   t h s tep s   ar r ep ea ted   f o r   t h 5 0 0 0   p p m   s il v er   ad d ed   in to   P E DOT P SS   w ith   an n ea led   an d   n o n - a n n ea led   p r o ce s s .   T h is   is   to   id en tify   w h ic h   co n ce n tr atio n   o f   Sil v er So l   Sil v er   to   b u s ed   f o r   th e   d esig n ated   d r y   f le x ib l elec tr o d e.   A   co m p ar i s o n   b et w ee n   co n v e n tio n a elec tr o d es  an d   th e   d esi g n ated   elec tr o d es a s   w ell  a s   th co m f o r tab ilty   te s t o f   t h d esi g n ated   elec tr o d es  w ill al s o   b d is cu s s ed   in   th is   s ec t io n .     4 . 1 .   Co nd uct iv it y   T est   T h P E DO T P SS   is   m ix ed   w it h   t h f iv d i f f er en a m o u n o f   s il v er   as  co n d u cti v in k   f o r   th e   elec tr o d es.  T h in k   i s   t h e n   b e in g   p r in ted   o n to   t h e   1   c m 2   p o l y ester   co tto n   f ab r ics   w it h   f i v d if f er en t   la y er s .   T h elec tr o d es  ar th en   co n n e cted   to   th cir cu it  as  s h o w n   in   Fig u r 3 . 3   an d   th cu r r en p as  th r o u g h   t h cir cu i t   is   m ea s u r ed .   T h m ea s u r ed   v alu f o r   f ix ed   r esi s to r   in   t h is   ex p er i m e n is   5 1 . 5   Ω   w h ile  t h m ea s u r ed   cu r r en t   p ass   th r o u g h   th cir c u it  w it h o u t a n y   elec tr o d is   9 3 . 6 0   m A .     4 . 1 . 1 .   P E DO T : P SS   w it h 2 0 0 0   pp m   co ncent ra t io n o f   Sil v er So l ™  Sil v er   T ab le  2   s h o w s   t h elec tr ic  c u r r en m ea s u r ed   w h en   th P E DOT P SS   m ix ed   w i th   th f i v d if f er e n t   v o lu m es   o f   2 0 0 0   p p m   o f   t h s ilv er   a n d   p r in ted   w i th   f iv e   d if f er en t   la y er s   o n to   th e   f ab r ic  s u b s tr ates.  Si n ce   t h e   ar ea   o f   th elec tr o d es  an d   len g t h   o f   t h elec tr o d es  is   1 cm 2   an d   1   c m   r esp ec tiv e l y ,   t h r esis ti v it y   o f   t h e   elec tr o d is   eq u al  to   th r esi s tan ce   v al u m ea s u r ed   b y   u s in g   Oh m s   L a w .   He n ce ,   th co n d u cti v it y   o f   t h e   elec tr o d es c alcu lated   is   tab u lat ed   in   T ab le  3 .       T ab le  2 .   E lectr ic  cu r r en t m ea s u r ed   f o r   P E DO T : P SS   m i x ed   w it h   2 0 0 0   p p m   Sil v er So l™   El e c t r i c   C u r r e n t   M e a s u r e d     ( mA )   P ED O T : A g   1   L a y e r   2   L a y e r s   3   L a y e r s   4   L a y e r s   5   L a y e r s   3   ml   :   1   ml   1 . 4 2   2 . 3 4   6 . 4 8   8 . 4 5   1 4 . 5 5   3   ml   :   2 ml   2 . 0 4   5 . 4 3   7 . 6 1   1 1 . 8 8   1 7 . 2 7   3   ml   :   3 ml   2 . 6 7   3 . 8 5   9 . 0 9   1 4 . 5 8   1 7 . 7 7   ml   :   4 ml   3 . 4 9   5 . 4   1 1 . 5 4   1 6 . 6   1 8 . 8 6   3   ml   :   5 ml   5 . 8   8 . 5 4   1 5 . 1 2   1 9 . 4 7   1 9 . 3 9       T ab le  3 .   C o n d u ctiv it y   ca lc u lat ed   f o r   P E DO T P SS   m i x ed   w i th   2 0 0 0   p p m   Sil v er So l™   C o n d u c t i v i t y   M e a su r e d     ( S / c m 2 )   P ED O T : A g   1   L a y e r   2   L a y e r s   3   L a y e r s   4   L a y e r s   5   L a y e r s   3   ml   :   1   ml   0. 16   0 . 2 6   0 . 7 2   0 . 9 3   1 . 6 1   3   ml   :   2 ml   0 . 2 3   0 . 6 0   0 . 8 5   1 . 3 2   1 . 9 2   3   ml   :   3 ml   0 . 3 0   0 . 4 3   1 . 0 1   1 . 6 1   1 . 9 7   3   ml   :   4 ml   0 . 3 9   0 . 6 0   1 . 2 8   1 . 8 5   2 . 0 8   3   ml   :   5 ml   0 . 6 4   0 . 9 5   1 . 6 7   2 . 1 7   2 . 1 7       Fro m   th r e s u l ts ,   w ca n   co n c lu d th at  th co n d u cti v it y   o f   t h elec tr o d in cr ea s es   a s   t h v o lu m o f   th s il v er   as  w e ll  as  th n u m b er   o f   in k   la y er s   d ep o s ited   o n   th s u b s tr ates  in cr ea s es.  T h er is   s h u n d r o p   in   th r esis ti v it y   w h e n   th s a m v o l u m o f   P E DOT : P SS   an d   s ilv er   is   u s ed   as  th co n d u cti v i n k   f o r   th elec tr o d es  d u to   t h elec tr o d es  ar n o c r ac k ed   as  co m p ar ed   w h en   t h h ig h er   v o lu m o f   t h P E DOT :P SS   u s ed .   T h er is   n o   m u ch   d i f f er e n ce   i n   r esis ti v i t y   w h en   5   la y er s   o f   in k   ar d ep o s ited   o n to   th s u b s tr ates.   Fo r   th elec tr o d es  w i th   t h 2 0 0 0   p p m   s il v er   u s ed   an d   th elec tr o d es  test ed   u n d er   th e   an n ea l in g   p r o ce s s ,   th er ar s u d d en   d r o p   o f   th co n d u cti v it y   w h en   5   m s i lv er   b ein g   ad d ed   to   th PEDO T :P SS   an d   th Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   7 4     83   80   in k   i s   ap p lied   w it h   5   la y er s .   T h is   is   h ap p en   b ec au s e   t h wate r   in   th e   i n k   is   n o t   f u ll y   ev ap o r ated .   Mo r e o v er ,   af ter   t h elec tr o d es  b ein g   a n n ea led ,   th co n d u c tiv it y   o f   t h e   elec tr o d es  d ec r ea s ed   d u to   th co n d u cti v i n k   b ein g   cr ac k ed .   Stead y   in cr ea s o f   th co n d u c tiv it y   w h e n   eq u al  v o l u m o f   t h P E DOT P SS   an d   s il v er   is   u s ed .     4 . 1 . 2 .   P E DO T :   P SS   w it h 5 0 0 0   pp m   co nce ntr a t io n o f   Sil v er So l™ Silv er   T ab le  4   r ep r esen ts   th e   elec t r ic  cu r r en t   m ea s u r ed   w h e n   t h P E DOT P SS   m ix ed   w it h   t h f i v e   d if f er e n v o l u m es  o f   5 0 0 0   p p m   o f   t h s il v er   an d   p r in ted   w i th   f iv d i f f er e n la y er s   o n to   th f ab r ic  s u b s tr ate s .   T h s a m ca s e s   w it h   2 0 0 0   p p m   s i lv er ,   t h r esis tiv it y   o f   t h ele ctr o d is   eq u al  to   th r esi s t an ce   v al u m ea s u r ed   b y   u s i n g   Oh m s   L a w .   He n ce ,   t h co n d u cti v it y   o f   t h elec tr o d es c alcu lated   is   d ep icted   in   T ab le  5 .       T ab le  4 .   E lectr ic  cu r r en t m ea s u r ed   f o r   P E DO T : P SS   m i x ed   w it h   5 0 0 0   p p m   Sil v er So l™   El e c t r i c   C u r r e n t   M e a s u r e d   ( mA )   P ED O T : A g   1   L a y e r   2   L a y e r   3   L a y e r   4   L a y e r   5   L a y e r   3   ml   :   1   ml   2 . 1 9   7 . 2 7   1 1 . 8 7   2 4 . 8 4   2 8 . 5 6   3   ml   :   2 ml   1 1 . 3 8   1 6 . 8 2   2 1 . 4 5   2 6 . 9 1   4 4 . 3   3   ml   :   3 ml   2 2 . 2 1   3 3 . 2 3   4 0 . 2   5 3 . 9   6 1 . 8   3   ml   :   4 ml   2 4 . 1 4   3 3 . 2 9   4 2 . 5   5 4 . 5   4 2 . 1   3   ml   :   5 ml   2 4 . 0 8   2 9 . 8 3   3 5 . 0 6   45   4 6 . 9       T ab le  5 .   C o n d u ctiv it y   ca lc u lat ed   f o r   P E DO T P SS   m i x ed   w i th   5 0 0 0   p p m   Sil v er So l™   C o n d u c t i v i t y   M e a su r e d     ( S / c m 2 )   P ED O T : A g   1   L a y e r   2   L a y e r   3   L a y e r   4   L a y e r   5   L a y e r   3   ml   :   1   ml   0 . 2 4   0 . 8 1   1 . 3 2   2 . 7 6   3 . 1 7   3   ml   :   2 ml   1 . 2 7   1 . 8 7   2 . 3 8   2 . 9 9   4 . 9 2   3   ml   :   3 ml   2 . 4 7   3 . 6 9   4 . 4 7   5 . 9 9   6 . 8 7   3   ml   :   4 ml   2 . 6 8   3 . 7 0   4 . 7 2   6 . 0 6   4 . 6 8   3   ml   :   5 ml   2 . 6 8   3 . 3 1   3 . 9 0   5 . 0 0   5 . 2 1       T h co n d u ctiv i t y   o f   t h elec t r o d es  w h e n   t h 3   m v o lu m e   o f   5 0 0 0   p p m   s i lv er   b ei n g   ad d ed   to   th e   P E DOT :   P SS ,   th co n d u ctiv i t y   is   h ig h er   as  co m p ar ed   to   w h en   5   m s il v er   b ein g   ad d ed   to   th P E DO T P SS .   Mo r eo v er ,   s u d d en   d r o p   o f   t h e   co n d u cti v it y   w h e n   4   m s il v e r   w a s   b ein g   u s ed   alo n g   w it h   t h P E DOT P SS   as  th co n d u cti v la y er   o f   t h e lectr o d es.  T h ese  w er d u to   th n o n - u n i f o r m   d i s p er s io n   o f   th e   s il v er   i n   t h e   s o lu tio n   o f   th e   i n k   w h e n   d if f er en t v o l u m i s   u s ed   f o r   th m ix i n g   w i th   P E DOT : P SS .   B ased   o n   th r es u lt   o f   t h a n n ea led   elec tr o d es  u s in g   5 0 0 0   p p m   co n ce n tr at io n   o f   th e   s il v er ,   ag ain   it   s h o w s   t h at  eq u al  v o lu m o f   t h P E DO T P SS   an d   s ilv er   y iel d   th h ig h e s co n d u cti v it y   a m o n g   o th er   d if f er en m i x tu r e s   o f   t h elec tr o d es.  T h is   is   b ec a u s u n if o r m   d is p er s i o n   o f   t h s i lv er   i n   t h s o l u tio n   o f   th in k   h elp s   f o r   th b etter   p ath   o f   t h elec tr o n   m o v e m e n t a cr o s s   t h elec tr o d es f o r   b etter   co n d u ctiv i t y .     4 . 1 . 3 .   P E DO T : P SS   w it h 5 0 0 0   pp m   a nd   2 0 0 0   pp m   co ncent ra t io n o f   Sil v er So l™ Silv er   Fro m   t h ex p er i m en t s   co n d u ct ed ,   it  w a s   o b s er v ed   t h at  t h co n d u cti v it y   o f   th e   elec tr o d es  in cr ea s es  a s   th n u m b er   o f   la y er s   i n cr ea s e s .   T h ex p er im e n r esu lt s   in d i ca ted   th at  th co n d u cti v it y   o f   th elec tr o d es  w it h   eq u al   v o lu m o f   b o th   P E DOT P SS   an d   s ilv er   s o lu tio n   i.e .   3   m s il v er ,   is   h ig h er   w h e n   co m p ar ed   t o   v o lu m o f   5   m s i lv er   s o lu tio n   ad d ed   to   3   m P E DOT :   P SS .   Fig u r 4   s h o w s   t h co n d u cti v it y   o f   th el ec tr o d es  w ith   eq u a l   v o lu m o f   P E DOT P SS   an d   s il v er   s o l u tio n .   W h e n   t h v o lu m e   o f   P E DOT P SS   is   h i g h er   th a n   t h s il v er   s o lu tio n ,   th elec tr o d es  ar ea s il y   cr ac k ed   lo s i n g   its   co n d u c tin g   p r o p er ty .   I n   co n tr ast,  if   t h v o lu m o f   s ilv e r   s o lu tio n   is   h i g h er   t h an   P E D OT P SS ,   th in k   s o lu tio n   i s   n o f u ll y   e v ap o r ated   r esu lt ed   in   n o n - u n i f o r m   d is p er s io n   o f   t h s il v er   in   t h in k s .   T h g r ap h   also   clea r l y   p o r tr ay s   t h at  t h co n d u c tiv it y   o f   th elec tr o d es  ar e   h ig h er   w h e n   5 0 0 0   p p m   s il v er   s o lu tio n   is   u s ed   as  co m p ar ed   to   th 2 0 0 0   p p m   s o lu tio n .   T h is   is   lar g el y   b ec au s e   o f   t h 5 0 0 0   p p m   s ilv er   s o l u t io n   co n ta in   h i g h er   n u m b er   o f   s il v er   p ar ticles   t h an   t h 2 0 0 0   p p m   s o l u tio n .   T ab u lated   co n d u ctiv it y   m ea s u r e m e n i n   T ab le  6   an d   T ab l 7   s h o w   th at  t h co n d u cti v i t y   o f   t h p r o p o s ed   elec tr o d w a s   f u r t h er   en h an ce d   b y   p o s t - tr ea t m e n t p r o ce s s   i . e.   th an n ea lin g   p r o ce s s .                 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A n   A n a lysi s   o f a   F lexib le  Dry  S u r fa ce   E lectro d es ( A melia   Wo n g   A z ma n )   81   T ab le  6 .   C o n d u ctiv it y   m ea s u r ed   f o r   P E DO T P SS   m i x ed   w i th   2 0 0 0   p p m   s il v er   co n ce n tr ati o n     w it h   p o s t - tr ea t m en t ( a n n ea led )   C o n d u c t i v i t y   M e a su r e d     ( S / c m 2 )   P ED O T : A g   1   L a y e r   2   L a y e r   3   L a y e r   4   L a y e r   5   L a y e r   3   ml   :   1   ml   0 . 1 8   0 . 8 7   0 . 8 9   1 . 2 5   1 . 9 0   3   ml   :   2 ml   0 . 5 4   0 . 9 5   1 . 3 1   1 . 6 5   2 . 3 0   3   ml   :   3 ml   0 . 6 4   1 . 0 6   1 . 5 8   1 . 9 6   2 . 4 4   3   ml   :   4 ml   0 . 9 6   1 . 1 0   1 . 7 4   2 . 3 8   2 . 5 5   3   ml   :   5 ml   0 . 4 5   1 . 1 1   2 . 3 5   3 . 8 2   3 . 1 2       T ab le  7 .   C o n d u ctiv it y   m ea s u r ed   f o r   P E DO T P SS   m i x ed   w i th   5 0 0 0   p p m   s il v er   co n ce n tr ati o n     w it h   p o s t - tr ea t m e n t ( a n n ea led )   C o n d u c t i v i t y   M e a su r e d     ( S / c m 2 )   P ED O T : A g   1   L a y e r   ( S / c m)   2   L a y e r   ( S / c m)   3   L a y e r   ( S / c m)   4   L a y e r   ( S / c m)   5   L a y e r   ( S / c m)   3   ml   :   1   ml   0 . 3 7   0 . 9 0   1 . 4 5   2 . 9 1   3 . 6 8   3   ml   :   2 ml   1 . 6 4   2 . 2 0   2 . 5 6   3 . 2 5   5 . 7 1   3   ml   :   3 ml   3 . 5 0   3 . 9 3   4 . 4 1   6 . 4 2   6 . 9 0   3   ml   :   4 ml   4. 81   4 . 8 8   5 . 0 1   6 . 4 7   4 . 8 9   3   ml   :   5 ml   4 . 7 8   4 . 9 1   5 . 6 2   6 . 4 6   6 . 5 8                                       Fig u r 4 .   C o n d u cti v it y   o f   elec tr o d es       4 . 2 .   Co m pa riso n a g a ins t   P re - g elled  E lect ro des   T h p r o p o s ed   elec tr o d es  an d   th co m m er cial ized   p r e - g e lled   elec tr o d es  w er co n n ec t ed   to   th o s cil lo s co p to   o b tain   th s i g n al  as s h o w n   in   Fi g u r 5 .   T h y ello w   a n d   b lu s i g n al  in   Fi g u r 5 ( a)   r ep r esen t th e   o u tp u s ig n al  p r o d u ce d   b y   t h p r e - g elled   a n d   p r o p o s ed   el ec tr o d u s in g   t h 2 0 0 0   p p m   s ilv er   co n ce n tr atio n   r esp ec tiv el y .   T h s ig n al  p r o d u ce d   b y   t h p r o p o s ed   elec tr o d e   h as  l ittl ad d ed   n o is a s   co m p ar ed   to   th s ig n al   o f   p r e - g elled   elec tr o d es.  T h n o is m i g h b p r o d u ce d   d u to   th n o n - u n i f o r m   d is p er s io n   o f   th s ilv er   in   t h e   s o lu tio n   o f   th e   P E DOT P SS .   Mo r eo v er ,   th ab s e n ce   o f   t h e   elec tr o l y te  g el  m i g h b o n e   o f   t h r ea s o n s   t h at  ca u s e s   t h elec tr o n   to   n o s p r ea d   u n i f o r m l y   ac r o s s   t h atta ch ed   s u r f ac e.   Fo r   th d es ig n a ted   elec tr o d es,  th e   s w ea ts   p r o d u ce d   d u to   p er s p i r atio n   w ill ac t a s   t h elec tr o l y t g el.   Me an w h ile,   t h b lu s i g n al   F ig u r 5 ( b )   s h o w s   t h s i g n al  o b tain ed   f r o m   t h p r o p o s ed   d esig n ated   elec tr o d es  u s i n g   t h 5 0 0 0   p p m   s il v er   s o l u tio n .   T h s ig n al   p r o d u ce d   h as  lo w er   n o is a s   c o m p ar ed   to   t h n o is e   p r o d u ce d   b y   t h elec tr o d es  w ith   2 0 0 0   p p m   s i lv er   co n ce n tr a tio n .   T h is   is   ap p ar en s in ce   t h 5 0 0 0   p p m   s i lv er   co n c en tr atio n   s o lu t io n   h a s   h ig h er   co n d u cti v it y   r ate.               Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   1 A p r il 2 0 1 8   :   7 4     83   82                             ( a)                             ( b )     Fig u r 5 .   C o m p ar is o n   b et w ee n   co m m er cialize d   elec tr o d es w it h   d esi g n ated   elec tr o d es    ( a)   2 0 0 0   p p m   s i lv er   s o l u tio n ,   ( b )   5 0 0 0   p p m   s i lv er   s o l u tio n       4 . 3 .   Co m f o rt a bil it y   T est   Fig u r 6   s h o w s   p r o to t y p i m p le m e n tat io n   f o r   th n e w   f l ex ib le  d r y   elec tr o d e.   T h elec tr o d es  h av e   b ee n   test ed   o n   1 0   s u b j ec ts   o f   w h ic h   ar f iv m ale s   an d   f i v e   f e m ales  w it h   th e   ag r a n g in g   b et w ee n   2 3   an d   2 6   y ea r s   o ld .     Am o n g   th 1 0   s u b jects,  f o u r   o f   th e m   h a v h ad   ex p er ien ce d   u s in g   th s t i m u lat io n   d ev ices.  T h p r e - g elled   elec tr o d es  s co r 9 3   o u o f   1 0 0   co m f o r tab ilit y   tes m a r k s   w h en   t h r esp o n d en ts   w er ask ed   to   r ate  th e   s atis f ac to r y   le v el  to w ar d s   t h e   s ti m u la tio n   d ev ices  i m p le m e n ted   w it h   th e lectr o d es.  A l t h r esp o n d en t s   f elt  co m f o r tab le  u s in g   t h d ev ices  w it h o u t f ee l in g   an y   p ain   a n d   t h e y   ar n o t s w ea ti n g .   I n   co n tr as t,  t h P E DOT :   P SS   an d   s il v er   elec tr o d es  s co r s atis f ac to r y   le v el  o f   8 3   an d   8 2   o u o f   1 0 0   f o r   5 0 0 0   p p m   s o l u tio n   a n d   2 0 0 0   p p m   r esp ec tiv el y .   A lt h o u g h   all  t h r esp o n d en t s   f e lt  co m f o r tab le  u s i n g   th e s e   elec tr o d es,  an   av er a g o f   2 . 5   o f   t h r esp o n d en t s   f elt  s li g h t   p ain   d u r i n g   t h s ti m u latio n   p r o ce s s   w h e n   ap p lied   w it h   t h n e w   d r y   elec tr o d e.   T h is   p ain   m ig h b b ec au s o f   th h i g h er   co n d u ct iv i t y   ex h ib it   b y   th elec tr o d es  to   th s k i n   w h ic h   ca u s h i g h er   a m o u n o f   elec tr ical   ch ar g e   b ein g   tr an s m itted   i n to   t h m u s cle.   S in ce   th is   ex p er i m e n h as  u tili ze d   th s a m s etti n g   w h e n   co m p ar in g   th th r ee   elec tr o d es,  th is   w o u ld   m ea n   th at  lo w er   a m p lit u d o f   s ti m u lat io n   s ig n al  f o r   th e   p r o p o s ed   d r y   elec tr o d is   en o u g h   to   p r o d u ce   th e   s a m s ti m u latio n   lev el  a s   a   p r e - g elled   elec tr o d e.   Hen ce ,   w it h   f u r t h er   e n h a n c e m en t,  t h n e w   f le x ib le  d e s ig n   m i g h b ab le  to   o p en   n e w   m ar k et  w i n d o w   i n   th b io m ed ical  elec tr o d es a p p licatio n .           F ig u r 6 .   E lectr o d es b ein g   i m p le m en ted   w it h   t h s ti m u latio n   d ev ices b ei n g   to   r esp o n d e n t       5.   CO NCLU SI O N   T h is   p ap er   ai m ed   to   d esi g n   a   n e w   f le x ib le  n o n - i n v a s i v ele ctr o d th at  ca n   b u s ed   w i th   a n y   s ta n d ar d   s ti m u la tio n   d e v ice  f o r   s ti m u lu s   ap p licatio n .   T h P E DOT PS m i x ed   w ith   th e   s il v er   s o l u tio n   w as   p r in ted   o n   p o ly e s ter   co tto n   f ab r ics b y   d is p en s er   p r in ti n g   tech n iq u e.   T es t h as b ee n   co n d u c ted   to   ex a m i n t h co n d u ct iv i t y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       A n   A n a lysi s   o f a   F lexib le  Dry  S u r fa ce   E lectro d es ( A melia   Wo n g   A z ma n )   83   o f   t h p r o p o s ed   f ab r icate d   elec tr o d es.  T h p er f o r m a n ce s   o f   t h p r o p o s ed   elec tr o d es  w er co m p ar ed   to   th e   co m m er cialize d   o f f - t h e - s h el f   elec tr o d es  b y   ev al u ati n g   t h o u tp u at   th e   elec tr o d as  w el as  t h s a tis f ac to r y   lev el  an d   co m f o r tab ilit y   le v el  o f   th en d   u s er .   Fo r   f u t u r r ec o m m e n d atio n   an d   d ev elo p m e n t,  an o th er   s u b s ta n ce s   ca n   b ad d   u p   to   e n s u r u n i f o r m   d is p er s io n   o f   th e   s il v er   i n   th e   P E DOT P S t h at  g i v b etter   tr an s m is s io n   o f   t h c h ar g e s   to   th m u s cle  f o r   t h b est  co m f o r tab ilit y   a n d   r ed u cin g   p ai n .   M o r eo v er ,   to   b ab le   to   f in d   an   alter n at iv m ater ia f o r   th p o ly e s ter   co tto n   f ab r ic  w h ich   h a v a   b etter   w as h ab le  ca p ab ilit y   an d   m ai n tai n   it s   h ig h   co n d u cti v it y   ch ar ac ter is tic  a f ter   a   n u m b er   o f   w a s h   is   r ec o m m en d ed   also .   B ased   o n   th e   r es u l t   an al y ze d   a n d   d is cu s s ed ,   it  i s   p r o v en   th at   th n e w   f le x ib le   d r y   elec tr o d es  h av h i g h   co n d u cti v it y   a n d   ca n   p r o d u ce   a   v alid   s ti m u l u s   s i g n a l a n d   ca n   f u n ctio n   l ik t h s ta n d ar d   co m m er cialize d   elec tr o d es.       RE F E R E NC E S   [1 ]   M .   F .   A z m a n ,   e a l. T h e   Ef f e c o f   El e c tri c a S ti m u latio n   i n   Im p ro v in g   M u sc le  T o n e   (Cl in ica l) ,”   IEE E   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   S ma rt I n stru me n t a ti o n ,   M e a su re me n a n d   Ap p li c a ti o n s ( ICS IM A) ,   P u traja y a ,   2 0 1 7 .   [2 ]   Ke y u n   C .   L R . e a l . F a b r ica ti o n   o f   M icro - Ne e d le  El e c tro d e f o Bio - S ig n a Re c o rd in g   b y   a   M a g n e ti z a ti o n - In d u c e d   S e lf - A s se m b l y   M e th o d ,   S e n so rs ,   2 0 1 4 .     [3 ]   El e n a   F . e a l. P re li m in a ry   tec h n o l o g ica a ss e s s m e n o f   m ic ro n e e d les - b a se d   d ry   e lec tro d e f o b io p o ten ti a m o n it o rin g   i n   c li n ica e x a m in a ti o n s,   S e n s o rs   a n d   Act u a t o rs   A:  P h y sic a l ,   p p .   1 7 7 - 1 8 6 ,   2 0 1 2 .   [4 ]   N .   M e z ian e ,   e a l . Dry   e lec tro d e s f o e lec tro c a rd io g ra p h y ,   Ph y sio lo g ica M e a su re me n t ,   2 0 1 3 .   [5 ]   A .   W .   Az m a n ,   e a l. ,   En h a n c e m e n o El e c tro d e   De sig n   fo No n - I n v a siv e   S ti m u lu A p p li c a ti o n ,”   IEE E   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   S ma rt  In stru me n t a ti o n ,   M e a su re me n t   a n d   A p p li c a ti o n ( ICS IM A) ,   P u t ra ja y a ,   p p .   1 - 6 2 0 1 7 .   [6 ]   Br y a n   H . De sig n   o f   El e c tro d e s fo Ef f icie n a n d   S e lec ti v e   El e c tri c a l   S ti m u latio n   o f   Ne rv o u s T issu e ,   2 0 1 5 .   [7 ]   S .   F u j it a   a n d   Y .   Ka m e i,   El e c tri c a p ro p e rti e o f   p o ly i m id e   w it h   wa ter  a b so rp ti o n ,”   1 1 th   I n ter n a ti o n a S y mp o siu m   o n   E lec tre ts  ( IS E1 1 ) ,   2 0 0 2 .   [8 ]   S .   N.   Ib ra h im ,   e a l. ,   Ch a ra c teriz a ti o n   o f   S c re e n   P ri n t e d   A g - P DMS   F lex ib le   El e c tro d e   f o El e c tri c a M u sc le   S ti m u latio n   (EM S ) ,”   In d o n e sia n   J o u rn a o El e c trica En g i n e e rin g   a n d   In f o rm a ti c ( IJ EE I) v o l/ issu e 5 (4 ),   pp.   295 - 3 0 3 2 0 1 7 .   [9 ]   Cih u n   S .   A .   G . e a l. De v e lo p m e n o f   a   F lex ib le  No n - M e tal  El e c tro d e   f o Ce l S ti m u latio n   a n d   Re c o rd in g ,   S e n so rs ,   2 0 1 6 .     [1 0 ]   Zh ih e n g   Z . e a l .,   P EDOT - b a se d   c o m p o sites   a s ele c tro d e   m a teria ls  f o su p e rc a p a c it o rs,   UK ,   2 0 1 5 .   [1 1 ]   Kh a n   S . e a l. Ba c teria Ce ll u lo se - p o ly (3 , 4 - e th y len e d io x y th io p h e n e ) - p o ly (st y r e n e su lf o n a te)  Co m p o site  F o r   Op t o e lec tro n ic A p p li c a ti o n s ,   Ca rb o h y d ra te P o lym e rs ,   2 0 1 5 .   [1 2 ]   Na n o   S il v e M a n u f a c tu rin g   S d n   Bh d .   ( 2 0 0 4 ,   Ju n e S il v e rS o l™ .   [On li n e ] .   h tt p :/ /w ww . n a n o silv e r. c o m . m y /   [1 3 ]   J.  V a it h il i n g a m ,   e a l .,  3D - in k jet   P rin t in g   o f   F lex ib le an d   S tretc h a b le E lec tro n ics ,”   No tt i n g h a m ,   2 0 1 5 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.