10. Электроды. Основные требования к электродам. Классификация

Электроды - это средства съёма электрической информации.

Рассмотрим основные требования, предъявляемые к электродам.

1. Низкое переходное сопротивление «электрод-кожа». Для сухой кожи это сопротивление составляет порядка 100 КОм. Покажем, что при уменьшении данного сопротивления увеличивается сигнал, который подаётся на усилитель биопотенциалов. С этой целью рассмотрим эквивалентную схему входной цепи диагностического прибора:

Эквивалентная схема входной цепи диагностического прибора.

Е - ЭДС источника биопотенциалов; R_э-к - переходное сопротивление «электрод-кожа»; R_вх - входное сопротивление усилителя биопотенциалов; I_ВХ - величина входного тока, обусловленного напряжением входного сигнала E; U_вх - величина входного напряжения УБП.

По закону Ома: I_BX = Е / ( R_э-к + R_вх) .

Тогда: U_вх = I_вх • R_вх = E • R_вх / (R_э-к + R_вх).

Из последней формулы видно, что если R_э-к → 0, то U_вх → Е.

Для сухой кожи человека R_э-к = 100 кОм.

Существует несколько способов уменьшения сопротивления «электрод- кожа»:

• подбор материала электрода. При этом используют благородные метал­лы: золото, платину, серебро и т.д., которые плохо окисляются. Окислы метал­лов являются диэлектриками. Поэтому электроды из хорошо окисляющихся ме­таллов стараются не использовать.

• использование специальных прокладок между электродами и кожей, смоченных токопроводящими пастами или шампунями;

• увеличение поверхности электродов. При этом так как R = ρ • l/s, где ρ - удельное сопротивление, l - длина электрода, s - площадь соприкосновения с кожей, то при увеличении площади соприкосновения R будет уменьшаться.

Однако следует отметить, что увеличение площади электродов ведёт к ухудшению помехозащищенности электродов и к снижению их информативно­сти, так как увеличивается площадь, с которой снимается электрический сиг­нал.

2. Электроды должны иметь минимальные размеры, так как в противном случае они будут ухудшать информативность сигнала и его помехозащищён­ность.

3. Отсутствие поляризации электродов. Поляризация в этом случае - воз­никновение разности потенциалов между электродом и электролитом. Лучшими в этом случае являются неполяризующиеся (Ag + AgCl) электроды.

4. Низкая стоимость электродов.

5. Возможность быстрой фиксации и съёма.

Классификация электродов:

1. Электроды для кратковременного применения. Эти электроды ис­пользуются в кабинетах функциональной диагностики:

а) плоский электрод: эти электроды предназначены для отведения био­электрических сигналов с поверхности кожи и требуют её предварительной об­работки физиологическим раствором или токопроводящим шампунем. Конст­руктивно такие электроды выполняются в виде металлических пластин, поверх­ность которых покрыта тонким слоем золота или хлористого серебра.

б) электрод-присоска: конструктивно этот электрод снабжён резиновым баллончиком, который даёт возможность просто и достаточно надёжно крепить собственно электрод в нужном месте грудной клетки. Однако такой электрод нельзя использовать для длительной регистрации из-за недостаточной герме­тичности, потери присасывающей силы резинового баллончика и возможных кровоизлияний в кожу и подкожную клетчатку.

в) пищеводный электрод: конструктивно данный электрод выполняется в виде оливы на конце резинового или пластмассового катетера. Такие электроды могут иметь различный диаметр.

г) инъекционный (коаксиальный) электрод: конструктивно такие элек­троды выполняются из тонкой платиновой проволочки, внедрённой в инъекци­онную иглу. Они просты в применении и не раздражают кожу. Однако их ис­пользование связано с нарушением кожного покрова и возможностью проник­новения инфекции в канал электрода, хотя практически инфицирование проис­ходит крайне редко.

2). Электроды для длительного применения (монитроды). Эти электроды применяются в специализированных отделениях: палатах реа­нимации, палатах реабилитации и т.д.:

а) чашеобразный электрод:

Схема чашеобразного электрода

1 – корпус; 2 – сетка из хлористого серебра; 3 – плёнка на клеевой пластине; 4 – электродная паста

б) игольчатый электрод: конструктивно данный электрод выполнен в ви­де иглы щ платины длиной порядка 10 мм, которая вводится ноя кожу пациен­та. Хороший электрический контакт достигается за счёт того, что лимфа и кровь являются хорошими проводниками электрического тока.

Схема игольчатого электрода

1 – электрод; 2 – кожа.

в) винтовой электрод: конструктивно такой электрод изготавливается из стали высоких сортов, и располагается в инъекционной игле. После прокола иг­ла вынимается. оставляя электрод под кожей.

Схема винтового электрода

1 – инъекционная игла; 2 – электрод из нержавеющей стали.

г) электрод из стеклообразного углерода: Конструктивно электрод выполнен в виде катушки высотой 5 мм с диаметром щёчек 4 мм и диаметром осевого цилиндра 2,5 мм. Материал имеет высо­кую электропроводность и химически более инертен, чем другие известные формы углерода.

Схема электрода из стеклообразного углерода

д) электрод из токопроводящей эмульсии: конструктивно такой электрод получают следующим образом: при помощи инъекционной иглы под кожу вво­дится токопроводящая эмульсия, где она застывает. Для получения электриче­ского контакта на поверхность кожи накладывают серебряную пластинку.

Схема электрода из проводящей эмульсии

1 – кожа; 2 – серебряная пластинка; 3 – токопроводящая паста.

3).Электроды для экстренного применения. Эти электроды применяются в условиях неотложной терапии, скорой помощи:

а) многоточечный электрод: конструктивно такой электрод является модификацией плоского овального электрода, к нижней поверхности которого прикрепляются несколько небольших игл. Высота игл примерно равна толщине верхних слоев эпителия. Электроды такого пни имеют небольшое пе­реходное сопротивление. Наложение такого электрода сопровождается раздра­жением кожи, что ведёт к значительному увеличению кровотока в коже, что в свою очередь способствует еще большему снижению переходного сопротивле­ния.

Схема многоточечного электрода.

1 – кожа; 2 – электрод.

б) электрод-присоска: это тот же электрод, который используется и для кратковременного применения.

4)Электроды для динамического наблюдения. Эти электроды используются в условиях физических нагрузок в палатах реабилитации, в спортивной медицине. Данные электроды представляют собой те же самые монитроды, ко­торые крепятся в тех местах организма человека, где отсутствуют мышцы.

11. Низкое переходное сопротивление «электрод-кожа». Для сухой кожи это сопротивление составляет порядка 100 КОм. Покажем, что при уменьшении данного сопротивления увеличивается сигнал, который подаётся на усилитель биопотенциалов. С этой целью рассмотрим эквивалентную схему входной цепи диагностического прибора: