Электроды для съема биоэлектрического сигнала
Электроды - это проводники специальной формы с помощью которых часть электрической цепи, составляемая из проводов, соединяется с другой частью этой цепи неметаллического типа проводимости (например, с той или иной частью тела, органом, поверхностью кожи и т.д.).
Электроды чаще всего используются для съема электрического сигнала реально существующего в исследуемом организме. Они просто выполняют роль контакта в электрической цепи, осуществляя отведение электрического сигнала с той или иной степенью потерь, зависящей от качества контакта между электродом и той частью организма, с которой он соприкасается (ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ, ЭОГ, ЭГГ).
В некоторых случаях электроды могут использоваться не для съема электрических потенциалов, реально имеющихся в живом организме, а для подведения к организму некоторого внешнего электрического воздействия (например, реография).
К электродам, как элементам съема медико-биологической информации, обычно предъявляются специфические требования: они должны быстро фиксироваться и сниматься, обладать низкой стоимостью, высокой стабильностью электрических параметров, эластичностью при достаточной механической прочности, не давать артефактов и помех, не оказывать раздражающего действия.
Биоэлектрические сигналы, характеризующие функциональную активность различных систем и органов человека, являются существенно слаботочными и занимают область низких и инфранизких частот (таблица).
| Параметры | Наименование метода | ||||
| ЭКГ | ЭЭГ | ЭМГ | ЭОГ | ЭГГ | |
| Амплитуда, мВ | 0,1-5,0 | 0,01-0,5 | 0,01-50 | 0,05-0,2 | 0,1-1 |
| Полоса частот, Гц | 0,5-400 | 1-1000 | 1-10000 | 0,5-15 | 0,01-10 |
В связи с этим обстоятельством важнейшим общим требованием, предъявляемым к разным электродам, является требование минимума потерь полезного сигнала, особенно на переходном сопротивлении электрод - конса, которое нужно стремиться сделать наименьшим. Величина переходного сопротивления зависит от типа металла, из которого изготовлен электрод, свойств кожи, площади ее соприкосновения с электродом и от проводящей среды между ними.
Переходное сопротивление между чистой, сухой кожей и электродом измеряется сотнями килоом. Для его уменьшения между кожей и электродом обычно прокладывается марлевая салфетка, смоченная физиологическим раствором. При этом переходное сопротивление снижается до десятков килоом. В последнее время чаще применяют специальные проводящие электродные пасты, которые дают лучший результат, чем простые электролиты.
Известно, что при погружении металлического электрода в электролит между металлом и раствором возникает некоторая разность потенциалов (электродный потенциал). При прохождении тока в цепи этот потенциал изменяется вследствие гальванической поляризации электрода. Потенциал поляризации зависит от многих причин (природы электрода, состава электролита, температуры и т.д.) и обычно меняется во времени в достаточно широких пределах. По своей величине он может достигать значений, превышающих величину полезного биоэлектрического потенциала. Все это в конечном итоге может привести к тому, что эффект поляризации электрода существенно исказит форму регистрируемого сигнала, а в ряде случаев сделает его регистрацию невозможной. Поэтому поляризация электрода является крайне нежелательным явлением. Она может быть уменьшена подбором материала электродов и состава электродных паст.
Существует множество типов металлических электродов. В качестве материала для изготовления электродов применяются золото, платина, серебро, палладий, нержавеющая сталь, сплавы иридием и другие металлы, сплавы и химические соединения.
Конструкция и характеристики электродов зависят во многом от целей их применения. По назначению электроды можно разделить на четыре группы:
1) для одноразового использования (в кабинетах функциональной диагностики и т.п.);
2) для длительного непрерывного наблюдения биоэлектрических сигналов (в условиях палат реанимации, интенсивной терапии);
3) для диагностического наблюдения (в условиях физических нагрузок в палатах реабилитации, в спортивной медицине);
4) для экстренного применения (в условиях неотложной терапии, скорой помощи).