Система съема и преобразования электрофизиологических параметров

Электроды.

Элсктрофизиологичсские параметры обычно отводят с помощью электродов монополярным и биполярным способами. При монополярном отведении один электрод (а) (сигнальный) располагают в активной зоне, а другой (и) (индифферентный) — в зоне, где электрическая активность органа или ткани пренебрежимо мала (рис. 3.1, а). При этом измеряют абсолютную величину биопотенциала. При биполярном отведении оба электрода размещают в активной области и отводят разность потенциалов (рис. 3.1, б). Если размеры электродов достаточно малы по сравнению с радиусом пространственной корреляции поля, то в обоих случаях регистрируют временное сечение поля биопотенциалов.

К конструкции и материалу электродов предъявляют ряд требований, определяемых условиями физиологического эксперимента и специфическими свойствами биообъекта [36]. Так как живой ткани присуща реакция на любое инородное тело, с которым оно соприкасается, то материал электрода должен быть биологически инертным. Кроме того, размеры электрода должны быть по возможности минимальны: тканевая реакция выражена тем сильнее, чем больше инородное тело, и с его увеличением возрастает уровень физиологических и артефактных помех. Размер электрода нужно согласовать и с радиусом пространственной корреляции измеряемого поля, чтобы в случае необходимости исключить эффект интегрирования (см. § 2.3). Вместе с тем уменьшению размеров электрода препятствует требование высокой электропроводности и прочности, что имеет особенно большое значение в динамической биотелеметрии, где электроды подвергаются разнообразной механической нагрузке.

Рис. 3.1.

Особые требования предъявляют к электродам с точки зрения помехоустойчивости. Большинство специфических помех (см. § 8.1) возникает именно на границе «электрод — поверхность отведения». Так, на границе раздела «электрод — кожиый покров» в результате выделения пота или попадания влаги может образоваться электрохимический контакт, приводящий к возникновению ЭДС, которая может на несколько порядков превышать регистрируемый биопотенциал. Изменение степени прижатия электрода в процессе движения исследуемого вызовет изменение комплексного межэлектродного сопротивления и (как следствие) возникновение артефактных помех. В результате трения, появляющегося при движении биообъекта, на электродах может накапливаться статическое элекгричесгво, тоже искажающее отбираемую информацию. Следует также иметь в виду, что большинство наведенных помех попадает в тракт БТМС через электроды. Все это свидетельствует об актуальности проблемы обеспечения высокой помехоустойчивости системы отбора физиологической информации. Ниже, в гл. 8, рассмотрены некоторые пути решения этой проблемы.

Конструкция электродов в зависимости от задач измерения и исследуемой биологической структуры может быть различной. Кроме отмеченных требований (хорошей электропроводности, нетоксичное™, прочности, высокой помехоустойчивое™) конструкция электродов должна предусматривать возможность надежного и удобного крепления. Наиболее широко в настоящее время в биотелеметрии применяют различные поверхностные электроды чашечного, серповидного, ленточного типа, с подпружиненными контактами и т. д. [35, 50, 124], а также игольчатые электроды и скобки Мишеля (при исследовании животных). Для отведения биопотенциалов от отдельных клегок и структур в элекгрофизиологии используют обычно стеклянные жидкостные микроэлектроды. Однако они хрупки, поэтому в биотелеметрии целесообразнее применять микроэлектроды на базе микропровода [10, 35, 166, 179]. В качестве электропроводящего материала применяют золото, серебро, платину, различные алюминиевые сплавы, латунь с гальваническим покрытием оловом, нержавеющую сталь, материалы на графитовой основе и пр. Следует отметить, что все металлические электроды.

(за исключением благородных материалов) в той или иной степени подвержены воздействию продуктов электролиза, которые наряду с разрушающим действием на электрод вызывают при длительной регистрации раздражение окружающих тканей. В этой связи возрос интерес к различного рода диэлектрическим электродам [60], в которых передача биопотенциалов осуществляется через емкость, образованную поверхностью отведения, металлическим слоем и диэлектриком, расположенным между ними. Однако существенным недостатком этих электродов являются высокое сопротивление, сложность и слабая помехоустойчивость по отношению к наведенным помехам. Форма электродов обычно определяется характером регистрируемых параметров и областью, от которой они отводятся.