Биоэлектрические электроды и их характеристики

Биоэлектрическим электродом называется устройство, используемое при съѐме биоэлектрических потенциалов, имеющее токосъѐмную поверхность и выходные элементы. Токосъѐмная поверхность – это часть поверхности электрода, непосредственно или через контактное вещество контактирующая с биообъектом и обеспе-чивающая съѐм биопотенциалов или соединение объекта с нейтральной клеммой. Биоэлектрический электрод имеет также опорную поверхность, которая выполняет опорную функцию при креплении электрода на биообъекте. При помощи электродов происходит преобразование ионных потенциалов в электронные.

Биоэлектрические электроды классифицируются по различным признакам, основными из которых являются:

– особенности участия электродов в съѐме биопотенциалов;

– характер исследуемого источника биоэлектрического поля;

– место наложения, или введения;

– кратность применения;

– продолжительность контактирования с биообъектом при одном исследовании;

– способ удержания в контакте с поверхностью биообъекта и др.

В зависимости от участия в съѐме биопотенциалов различают следующие виды электродов.

Потенциальный – отводящий электрод, контактирующий с участком биообъекта, находящийся в электрическом поле исследуемого органа;

Нулевой – отводящий электрод, контактирующий с участком биообъекта, в котором потенциал электрического поля исследуемого органа, ткани, клетки близок к нулю;

Нейтральный – электрод, не участвующий в съѐме биоэлектрических потенциалов, подключенный к нейтральнойклемме измерительного прибора.

В зависимости от исследуемого источника биоэлектрического поля электроды делятся на следующие основные типы:

– электрокардиографические и электроэнцефалографические, накладываемые без нарушений кожных и костных покровов;

– электрокортикографические – для съѐма биопотенциалов с поверхности обнаженной коры головного мозга;

– электромиелографические – для исследования биопотенциалов спинного мозга;

– электромиографические – для съѐма биопотенциалов мышечных волокон;

– электроокулографические – для съѐма биопотенциалов, возникающих при движении глазного яблока;

– электроретинографические – накладываемые на сетчатку глаза;

– электрогастрографические – для исследования биопотенциалов, вызванных электрической активностью желудка;

– электрокохлеографические – для съѐма биопотенциалов, вызванных активностью структур наружного, среднего и внутреннего уха.

По месту наложения, или введения выделяют кожные, роговичные электроды, электроды для вскрытых органов, полостные электроды для введения в естественные полости организма, внутритканевые электроды и микроэлектроды, токосъѐмная поверхность которых предназначена для съѐма электрических потенциалов клетки и еѐ структур. Первые три вида электродов относятся к поверхностным. Регистрация биопотенциалов с использованием поверхностных электродов может производиться длительно и многократно без каких-либо болезненных ощущений и вредного действия на организм.

Внутриполостные электроды в свою очередь подразделяются в зависимости от места введения в организм.

Типы, размеры и некоторые конструктивные особенности электродов, используемых в различных видах электрофизиологических исследований, определяются стандартами.

Форма поверхностных электродов определяется их целевой функцией, размеры – размерами исследуемого органа или его проекцией на поверхность тела. Так, поверхностные электроды для регистрации ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ изготавливают в виде круглых, овальных, прямоугольных пластин разных размеров. Отведение электри-ческого сигнала осуществляется через разъѐмное или неразъѐмное соединение и гибкий многожильный провод.

Внутритканевые электроды подразделяются на игольчатые, стержневые и проволочные. Наиболее распространѐнными являются игольчатые электроды. Металлические микроэлектроды, предназначенные для съѐма быстро изменяющихся внутриклеточных биопотенциалов, выполняются из тонкой прямой или завитой в спираль проволоки. Диаметр рабочей части микроэлектрода составляет 0,05–10 мкм. По всей длине, за исключением рабочего торца, электрод обычно изо-лируется. Металлические микроэлектроды изготавливаются из материалов, обладающих необходимой твѐрдостью и жѐсткостью (нержавеющая сталь, платино-иридиевый сплав, вольфрам).

Независимо от типа применяемого электрода стабильность контакта последнего с биообъектом является одним из наиболее существенных факторов, определяющих наличие сигналов помех и частотных искажений биоэлектрических сигналов.

Обеспечение стабильности электрического контакта поверхностных электродов с биообъектом достигается различными приѐмами:

– фиксацией электродов с помощью присосок, ремней, поясов, жилетов, корсетов, шлемов;

– использованием подпружиненных электродов;

– использованием зубчатых электродов, уменьшающих вероятность соскальзывания;

– использованием электродного контактного вещества.

Электродное контактное вещество должно хорошо смачивать кожу, иметь низкое электрическое сопротивление, не давать сдвигов электрических потенциалов, не менять своих свойств после нанесения на кожу и должно быть безвредным.

Поскольку электрический контакт между металлическим электродом и кожей осуществляется через жидкую фазу, то случайные относительные смещения электрода и кожи не приводят к появлению артефактов движения.