Электроды для съема биоэлектрического сигнала — это проводники специальной формы, соединяющие измерительную цепь с биологической системой.

Электроды используются не только для съема электрического сигнала, но и для подведения внешнего электромагнит­ного воздействия (при диагностике, например в реографии), а также для ока­зания электромагнитного воздействия с целью лечения и при электростимуляции.

К электродам предъявляются определенные требования:

· они должны быстро фиксировать­ся и сниматься,

· иметь высокую стабильность электрических параметров,

· быть прочными,

· не создавать помех,

· не раздражать биологическую ткань и т. п.

Важная физическая проблема, относящаяся к электродам для съема биоэлектрического сигнала, заключается в минимизации потерь полезной информации, особенно на переходном сопротив­лении электрод — кожа. На рис.2 изображена эквивалентная электрическая схема контура, включающего в себя биологическую систему и электро­ды (ε_бп — ЭДС источника биопотенциа­лов; r — сопротивление внутренних тканей биологической системы; R — сопротивление кожи и электродов, контактирующих с ней; R_вх — входное сопротивление усилителя биопотенциалов). Предполагая, что сила тока на всех участках кон­тура одинакова, из закона Ома будем иметь:

ε_бп = Ir + IR + I R_вх = IR_i + I R_вх, где R_i = r + R.

Падение напряжения на входе усилителя I R_вхможно условно назвать «полезным», так как усилитель увеличивает именно эту часть ЭДС источника. Падения напряжения Ir и IR внутри биоло­гической системы и на системе электрод — кожа в этом смысле бесполезны.

Рис.2

Так как величина ε_бп задана, а уменьшить r невоз­можно, то увеличить I R_вхможно лишь уменьшением R, и прежде всего уменьшением сопротивления контакта электрод — кожа.

Для уменьшения переходного сопротивления электрод — кожа стираются увеличить проводимость среды между электродом и ко­жей, используют марлевые салфетки, смоченные физиологическим раствором или электропроводящие пасты. Можно уменьшить это сопротивление, увеличив площадь контакта электрод — кожа, т. е. увеличив размер электрода. Но в этом случае истинная картина электрического поля будет искажена, т.к. электрод будет захватывать несколько эквипотенциальных поверхностей.

Но назначению электроды для съема биоэлектрического сигна­ла подразделяют на следующие группы:

· для кратковременного применения в кабинетах функциональной диагностики, например для разового снятия электрокардиограммы;

· для длитель­ного использования, например при постоянном наблюдении за тя­желобольными в условиях палат интенсивной терапии;

· для ис­пользования на подвижных обследуемых, например в спортивной или космической медицине;

· для экстренного применения, на­пример в условиях скорой помощи.

Во всех случаях про­явится своя специфика применения электродов: физиологиче­ский раствор может высохнуть и сопротивление изменится, если наблюдение биоэлектрических сигналов длительное, при бессоз­нательном состоянии пациента надежнее использовать игольча­тые электроды и т. п.

В электрофизиологических ис­следованиях при пользовании электродами возникают две специфические проблемы:

1) возникновение гальванической ЭДС при контакте электро­дов с биологической тканью.

2) электролитическая поля­ризация электродов, что проявляется в выделении на электродах продуктов реакций при прохождении тока.

В результате возника­ет встречная по отношению к основной ЭДС, искажающая снимаемый электродами полезный биоэлектрический сигнал.

Рис.3 Рис.4

Рассмотрим устройство некоторых электродов. Для снятия электрокардиограмм к конечностям специальными резиновыми лентами прикрепляют электроды — металлические пластинки с клеммами 1 (рис. 3), в которые вставляют и за­крепляют штыри кабелей отведений. Кабели соединяют электро­ды с электрокардиографом. На груди пациента устанавливают грудной электрод 2. Он удерживается резиновой присоской. Этот электрод также имеет клемму для штыря кабеля отведений. В микроэлектродной практике используют стеклянные микро­электроды. Профиль такого электрода изображен на рис. 4, кон­чик его имеет диаметр 0,5 мкм. Корпус электрода является изоля­тором, внутри находится проводник в виде электролита.

Таким микроэлектродом можно проколоть мембрану клетки и проводить внутриклеточные исследования.

Дата добавления: 2015-08-13