Как электроды влияют на качество получения биосигнала?

Когда возникает желание получить биосигнал, много внимания уделяют усилителям, однако электроды тоже не стоит забывать! Ведь от них зависит насколько стабильно будет поступать сигнал дальше и вообще сколько сигнала пройдет.
Если взять просто какой-то кусок непонятного металла или сплава, то может возникнуть ситуация, что от полезного биосигнала практически ничего не останется. В данном случае даже самый лучший усилитель ничего не сможет сделать.

С такой проблемой можно столкнуться при снятии ЭКГ, ЭКГ, ЭМГ и других биосигналов.

Согласование с биообъектом

Для того, чтобы понять куда пропадает сигнал с биообъекта, рассмотрим эквивалентную схему подключения.

как электроды влияют на  биосигналы

Она состоит из источника напряжения сигнала, внутреннего сопротивления биообъекта, сопротивления электрод-кожа и входного сопротивления усилителя.
Эту схему можно представить в виде делителя напряжения. Он питается от источника сигнала Uи, затем проходит через сумму сопротивлений (внутреннее Rвн и электро-кожа Rэк). Они составляют одно плечо делителя. Во втором плече находится входное сопротивление усилителя Rвх, относительно которого происходит измерение.

Теперь представим формулу делителя:

Uc = Uи * Rвх/(Rвх+Rвн+Rэк)

Нетрудно догадаться, что именно из-за Rвн и Rэк происходит снижение напряжения источника. Внутренне сопротивление изменить не получится, а вот на сопротивление электрода можно повлиять.

Электроды для биосигналов

Кожа имеет сопротивление от 1кОм до 1МОм, может быть еще больше. Если её смочить электролитом (например, соленая вода), то сопротивление упадет.
Сопротивление электрода можно снизить выбрав более проводящий металл. В ряду проводимостей металлов лидирующие позиции занимают золото, серебро, медь и алюминий.

Золото слишком дорого, медь и алюминий быстро окисляются и поляризуются, а серебро обладает оптимальным сочетанием цена-качество. Поэтому из его хлорида изготавливают большинство электродов для биосигналов (ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ).
Наиболее доступным является одноразовый ЭКГ электрод для холтеров. Он состоит из липкого основания в центре которого – пластинка, покрытая тонким слоем хлорида серебра (AgCl). Поверх него – губка с электролитом.
Такой электрод можно при необходимости использовать несколько раз, смачивая соленой водой губку.

Делать это нужно осторожно, чтобы не повредить серебряный слой, иначе электрод придется заменить.

Видео с объяснениями

Подробное объяснение смотрите в данном видео.

(с) Роман Исаков, 2021

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *