Электродное устройство

 

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в электрофизиологических измерениях, для снятия биопотенциалов тела человека. Устройство содержит диэлектрический корпус, рабочий и контролирующий электроды с электрическими выводами, крышку с крепежным приспособлением. Рабочий и контролирующий электроды закреплены на корпусе и выполнены в виде концентрических полусферических поверхностей. Крышка с крепежным приспособлением расположена на корпусе. Такое выполнение корпуса и электродов позволяет обеспечить постоянство снимаемого биопотенциала человека независимо от прижатия электродного устройства к его телу. 1 ил.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в электрофизиологических измерениях, например, для снятия биопотенциалов тела человека.

Известно электродное устройство [1], в котором для обеспечения надежного электрического контакта с кожей новорожденных в условиях возможных перемещений, электрод выполнен в виде полой полусферы и соединен с одним из концов кронштейна при помощи пружин, закрепленных другими концами за края полусферы.

Недостатком известного устройства [1] является ограниченность его применения случаем регистрации дыхания новорожденных.

Известно более универсальное электродное устройство [2], принятое за прототип, содержащее диэлектрический корпус и закрепленные на нем рабочий и контролирующий электроды с электрическими выводами, а также крышку с крепежным приспособлением, надетыми сверху на корпус.

Недостатком прототипа является некомпенсируемая погрешность регистрируемого биопотенциала, возникающая при использовании сигнала контролирующего электрода для адаптивной фильтрации помех в измерительном канале, вследствие низкой корреляции изменений переходных сопротивлений контактов рабочего и контролирующего электродов, имеющих разную геометрию, с телом пациента при различной степени их прижатия к телу.

Техническим эффектом, возникающим при практической реализации изобретения, является повышение точности электрофизиологических измерений за счет повышения эффективности адаптивной фильтрации помех в измерительном канале при использовании согласованных при различных условиях контактирования с телом пациента рабочего и контролирующего электродов.

Данный технический результат достигается тем, что в электродном устройстве, содержащем диэлектрический корпус и закрепленные на нем рабочий и контролирующий электроды с электрическими выводами, а также крышку с крепежным приспособлением, надетым сверху на корпус, корпус, рабочий и контролирующий электроды выполнены в виде концентрических полусферических поверхностей.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема электродного устройства.

Электродное устройство содержит диэлектрический корпус 1 и закрепленные на нем рабочий 2 и контролирующий 3 электроды с электрическими выводами 4. В состав электродного устройства также входит крышка 5 с крепежным приспособлением 6 (например, пуклей), надетыми сверху на корпус 1.

Особенностью электродного устройства является выполнение корпуса 1, рабочего 2 и контролирующего электродов 3 в виде концентрических полусферических поверхностей.

Наличие отличительного признака в электродном устройстве по сравнению с прототипом [2] указывает на соответствие предложения критерию изобретения "новизна". Несмотря на известность выполнения электрода в виде полой полусферы [1] в других совокупностях признаков, данное техническое решение соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень" поскольку технические свойства, проявляемые аналогичными признаками в известном и предлагаемом решении различны.

В известном устройстве [1] электрод в виде полой полусферы в совокупности с другими признаками обеспечивает надежный электрический контакт с кожей новорожденных в условиях возможных перемещений последнего.

В предлагаемом устройстве признаки, касающиеся выполнения корпуса, рабочего и контролирующего электродов в виде концентрических полусферических поверхностей проявляют свойство однонаправленного изменения рабочей площади и емкости или реактивного переходного сопротивления контролирующего электрода и переходного (активного сопротивления) при изменении площади контакта рабочего электрода с кожей пациента.

Это дает основание заключить, что предложенное электродное устройство соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень".

Устройство работает следующим образом. С помощью резинового ремешка (на чертеже не показан) и пукли 6 корпус 1 фиксируют на теле пациента 7. Биопотенциалы снимают с выводов 4.

Выполнение электрода в виде полусферы обеспечивает постоянство площади соприкосновения электрода и кожи при наклонах оси электрода, в результате возможных перемещений, на некоторый угол от вертикали.

Математическое описание этого варианта с учетом всех факторов достаточно громоздко. Поэтому рассмотрим только основные из них.

При изменении площади контакта рабочего электрода 2 с телом 7 пациента за счет случайного увеличения степени прижатия электродного устройства к телу происходит изменение площади контакта электрода с кожей на величину ΔS = S_к - S_н, где S_к - площадь контакта после прижатия; S_н - площадь контакта до прижатия.

При этом изменение емкости контролирующего электрода с телом пациента прямо пропорционально изменению площади контакта где ε - проницаемость диэлектрика 1; d - расстояние от контролирующего электрода 2 до кожи.

То есть, изменение реактивной составляющей R_c обратно пропорционально изменению площади контакта А изменение активной составляющей сопротивления R_а находится в обратной зависимости от изменения площади контакта
где ρ - ионная проводимость переходного сопротивления контакта электрод-кожа.

Таким образом, изменение реактивной составляющей ΔR_c контролирующего электрода и изменение активной составляющей ΔR_a рабочего электрода при прочих равных условиях (в том числе геометрических) может иметь характер однонаправленных изменений. В частности, при увеличении площади контакта электрода с кожей емкость увеличивается, а активная и реактивная составляющие сопротивления уменьшаются.

Следовательно сигнал, отводимый с контролирующего электрода при условии его согласования с рабочим электродом, может эффективно использоваться для адаптивной фильтрации механических помех. Вследствие чего повышается точность электрофиологических измерений биопотенциалов, особенно при исследовании пациента в условиях нерегламентируемого поведения.

Формула изобретения

Электродное устройство, содержащее диэлектрический корпус и закрепленные на нем рабочий и контролирующий электроды с электрическими выводами, а также крышку с крепежным приспособлением, надетыми сверху на корпус, отличающееся тем, что корпус, рабочий и контролирующий электроды выполнены в виде концентрических полусферических поверхностей.

РИСУНКИ

Рисунок 1