9. Эквивалентные схемы электрод-биообъект. Импеданс Варбурга.

Рисунок 1.3 – Эквивалентная схема кожно – электродного контакта

Рисунок 1.4 – Эквивалентная схема контакта кожа – металлический электрод.

Каждую поверхность раздела кожно- электродного контакта можно представить на электрической эквивалентной схеме сложной электрической цепью, содержащей сопротивления и емкости. Такую цепь можно пересчитать в простую параллельную RC-цепь и получить эквивалентные параметры R_к-э, и С_к-э. Эти параметры зависят от частоты тока. Упрощенная эквивалентная электрическая схема кожно- электродного контакта приведена на рисунке 1.3. В неё включены уже указанные величины R_к-э, и С_к-э, а также сопротивление потерь R_c емкостной составляющей, эквивалентные параметры самого электрода Z_э и эквивалентное сопротивление подкожных тканей R_пк. Параметр Z_э (R_э и С_э) определяется конструкцией и материалом электродов.

Ткани тела являются проводником второго рода, импеданс которого содержит активную и реактивную составляющие. Емкость тканей создается мембранами образующих ткани клеток и многочисленными поверхностями, разделяющими отдельные органы и структуры тела. Реактивная составляющая тока, протекающего по подкожным тканям, по крайней мере, на порядок меньше активной составляющей, и ею можно пренебречь. Емкость тканей кожи достигает 0,1 мкФ/см², и ее необходимо учитывать,

Электрические свойства контакта "электрод-кожа" определяются в основном поляризационными свойствами поверхностей раздела с разными типами проводимостей - перехода "ткани тела-электролит" и переход "электролит-электрод". На практике даже при максималь­ных амплитудах регистрируемых биоэлектрических сигналов кожно-электродный импеданс можно считать линейным.

Поверхности разделов характеризует также равновесная разность потенциалов Е₀, возникающая на переходе при отсутствии тока, которая определяется природой контактирующих сред. В зависимости от материала электрода, свойств электролита, температуры, способа обработки кожи значение е_с, изменяется в пределах 0,1- 50 мВ. Поляризация электродов может сильно искажать форму регистрируемого сигнала, поэтому она крайне нежелательна. При регистрации биопо­тенциалов величина Е₀ должна оставаться постоянной, поэтому для некоторых типов электродов необходимо применение специальных мер для стабилизации значения Е₀. Разработаны и неполяризующиеся электроды.

Эквивалентные схемы могут выглядеть и иначе, например, для емкостных и резистивно-емкостных электродов.

Рисунок 1.8 – Эквивалентная схема контакта кожа – емкостной электрод

Рисунок 1.9 – Эквивалентная схема контакта кожа – резистивно – емкостной электрод.

Диффузия реагирующих частиц к электроду и отвод продуктов р-ции от электрода в р-р моделируют т. наз. диффузионным импедансом, или импедансом Варбурга W - электрич. цепью со сдвигом фаз между током и напряжением в 45°. Если с₀ – концентрация электрохимически активного в-ва в р-ре, D - коэф. диффузии, а площадь электрода равна единице, то