Изучение прохождения тока через живую ткань

1. Электроды для медицинских исследований. Требования к ним.

Общая схема регистрации биосигналов:

биообъект

Устройство съёма

усилитель

Регистрирующее устройство

Датчики Электроды

(сигнал неэлектрического происх) (сигнал электрического происх)

• Электроды – проводники, с помощью которых орган, поверхность кожи включаются в электрическую цепь.

Применяются для съема электрических потенциалов изменяющихся в живом организме (электрограммы ) и для подведения внешнего электрического воздействия (гальванизация, реография, электростимуляция).

Требования:

• передача снимаемого биоэлектрического сигналана измерительный прибор иподача внешнего воздействияк органус минимальными потерями;

• быстро фиксироваться и сниматься;

• обладать постоянством электрических параметров;

• эластичность, прочность;

• не давать помех, не оказывать раздражающего действия.

2. Эквивалентная схема электродной цепи. Переходное сопротивление и требования к нему.

R_i

(переходное) сопротивление тканей, кожи, электродов

Закон Ома: U_вх = I R_вх

б

~ ε

иопотенциалR_вх Т.к

сопротивление прибора U_вх

подставим I в з. Ома:

Из формулы видно, что напряжение U _вх , поступающее на вход прибора меньше, чем значение биопотенциала. Потери в полезном сигнале, поступающем на вход прибора U _вх , уменьшаются за счет уменьшения переходного сопротивления R _i и увеличением R _вх .

Требования к R _вх – входное сопротивление усилителей для электрофизиологических исследований должно в 10-20 раз превышать наибольшее возможное электрическое сопротивление объекта.

Требования к R _i – переходное сопротивление стремятся сделать минимальным, чтобы потери при регистрации слабых биосигналов были минимальны.

3. Методы снижения переходного сопротивления.

Переходное сопротивление зависит от типа металла электрода p, площади соприкосновения электрода с кожей S, свойств кожи.

Для чистой сухой кожи R =1·10⁶ Ом =1 МОм. Марлевая прокладка, смоченная физраствором снижает сопротивление до 10 кОм. Электропроводящие пасты снижают еще больше.

Увеличение площади контакта электрода с кожей тоже снижает R_i, но при этом ухудшается локализация источника биопотенциала и возрастают помехи в регистрации.

4. Электродный потенциал. Его роль.

В месте контакта электрода с кожей происходит диффузия электронов из металла в электролит и возникает электродный потенциал.

Если потенциалы обоих электродов одинаковы, то они компенсируют друг друга. Если неодинаковы, то возникает ошибка в измерении. Чтобы избежать этой ошибки электроды изготавливают из одного металла и одинаковым образом накладывают на кожу.

5. Эквивалентная электрическая схема живой ткани.

Компоненты биологической ткани обладают свойствами электролитов (цитоплазма, тканевая жидкость) и свойствами диэлектриков (клеточные мембраны). Потому в выражение для полного сопротивления (импеданса) живой ткани должна входить как активная составляющая (омическое сопротивление R), так и реактивная (ёмкостное сопротивление, определяемое ёмкостью С и циклической частотой переменного тока ω).

Следовательно, эквивалентная схема живой ткани должна включать омические сопротивления и ёмкости. Соединения этих элементов в схемах должны соответствовать реальным экспериментальным фактам.

При последовательном соединении катушки, конденсатора и резистора общее сопротивление (импеданс)