Разработка и исследование автоматизированной установки для проверки медицинских хлор-серебряных электродов и медицинских наноэлектродов для съема поверхностных биопотенциалов человека

• Автор: Грехов, Иван Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ЭЛЕКТРОДОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОДОВ

1.1. Электрофизиология. Биопотенциалы

1.2. Разновидности электродов для отведения биопотенциалов

1.3. Двухфазные электроды

1.4. Трехфазные электроды

1.5. Электроды одноразового применения

1.6. Метрологические характеристики электродов и существующие

методы испытаний электродов

ВЫВОДЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОДОВ
2.1 Основные эксплуатационные характеристики электродов
2.2 Эквивалентная схема кожно-электродного контакта для различных типов электродов
2.3 Артефакты и шумы электродов
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕРКИ ХЛОР-СЕРЕБРЯНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УПЭ
3.1 Предпосылки создания установки
3.2 Описание и принцип работы установки УПЭ
3.2.1 Назначение и область применения
3.2.2 Технические характеристики установки
3.2.3 Описание структурной схемы
3.2.4 Описание режимов работы установки
3.3 Описание программного обеспечения
3.3.1 Программа для оценки шумов и дрейфа разности
электродных потенциалов
3.3.2 Программа для вычисления собственного дрейфа
напряжения и собственного напряжения шума электродов
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОДОВ
4.1 Исследование дрейфа разности электродных потенциалов на постоянном токе
4.2 Экспериментальные исследования напряжения поляризации электродов
4.3 Экспериментальные исследования полного сопротивления
электродов
4.4 Экспериментальные исследования полного сопротивления
электродов в расширенном частотном диапазоне
4.4 Экспериментальные исследования дрейфа напряжения и
напряжения шума электродов
4.5 Физическая модель электрода
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Схема электрическая принципиальная установки для
проверки хлор-серебряных электродов автоматизированной УПЭ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Алгоритм измерения и оценки размаха собственного
напряжения шума электродов
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Протокол испытаний
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Описание типа средства измерений
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Руководство оператора

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
Перед российскими производителями медицинской техники и средств диагностики в настоящее время остро стоит задача создания конкурентоспособной отечественной продукции, превышающей техникоэкономические и потребительские показатели аналогичной продукции зарубежного производства.
Все более широко в медицине применяются электрофизиологические методы исследования функционального состояния организма человека как в целом, так и отдельных органов.
Одной из наиболее распространенных методик оценки состояния биообъекта и его параметров в биологии и медицине является измерение его электрических характеристик: биопотенциалов, биотоков, либо
проводимостей тканей, органов, жидкостей биологического происхождения -биоэлектролитов.
С этой целью в качестве измерительных преобразователей широко используются биоэлектрические электроды - устройства съема биопотенциалов, имеющие поверхность, контактирующую с биологическим объектом, и выходные элементы.
К настоящему времени создано большое количество биоэлектрических электродов, отличающихся физическими принципами работы, конструктивными решениями, техническими характеристиками, необходимостью использования дополнительных приемов и средств.
Независимо от типа биоэлектродов в них формируется при изготовлении либо при эксплуатации переход «электронная-ионная проводимость».
Достоверность результатов электрофизиологического исследования во многом зависит от качества электродов, их физико-химических свойств. Электроды контактируют с поверхностью тела человека и таким образом замыкают электрическую цепь между генератором биопотенциалов и

Принцип действия электродного устройства заключается в следующем. Биопотенциал, возникающий на коже, прикладывается к твердому электролиту 3 в контейнере 2, а через электролит на рабочую поверхность чувствительного элемента 1, рис. 1.5, затем через твердый электролит 4, рис. 1.4а, находящийся в многочисленных конусообразных углублениях 2 и в близлежащих порах, слой серебра-хлорида серебра 4 на поверхности и в порах пористого чувствительного элемента к сферическому контакту чувствительного элемента. Через ответную часть (кнопку, штырь) биопотенциал прикладывается ко входу электрографического прибора.
Для снятия биопотенциала с электродного устройства, рис. 1.5, снимается защитная бумага 5 с липким кольцом б. Для этой цели в защитной бумаге предусмотрен надрез. Затем электродное устройство приклеивается к поверхности тела пациента с помощью липкого кольца.
Конструкция чувствительного Ag-AgCl элемента позволяет его многократное использование после высокотемпературной утилизации (около 700 °С) с сохранением серебряного покрытия.
По сравнению с зарубежными одноразовыми электродами разработанные электроды «ЭСО-ЭКГ-01» имеют следующие преимущества:
1) Более простая конструкция электрода, приемлемая для ручной и автоматизированной сборки.
2) Возможность многократного использования чувствительного Ag-А§С1 элемента, что приводит к значительному снижению стоимости электрода.
3) Более высокое быстродействие электрода благодаря созданию объемно-поверхностной проводимости, что очень важно для электрокардиографии при электроимпульсной терапии.