RU2120231C1

RU2120231C1 - Electrode device

Info

Publication number: RU2120231C1
Application number: RU96111729A
Authority: RU
Inventors: А.В. Аграновский; О.Ю. Берг; Г.Е. Евреинов; М.И. Мельников
Original assignee: Государственное предприятие конструкторское бюро "СПЕЦВУЗАВТОМАТИКА"
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 1998-10-20

Abstract

FIELD: medical engineering; electrophysiological measurements. SUBSTANCE: device has dielectric body, operating and control electrodes with electric leads and cover with attachment facility. Operating and control electrodes are secured on body. They are made as concentric hemispheric surfaces. Cover with attachment facility is positioned on body. EFFECT: enhanced stability of man's biopotential to be taken off. 1 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в электрофизиологических измерениях, например, для снятия биопотенциалов тела человека. The invention relates to medical equipment and can be used in electrophysiological measurements, for example, to remove the biopotentials of the human body.

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. Known electrode device [1], in which to ensure reliable electrical contact with the skin of newborns under conditions of possible movements, the electrode is made in the form of a hollow hemisphere and connected to one end of the bracket using springs secured by other ends to the edges of the hemisphere.

Недостатком известного устройства [1] является ограниченность его применения случаем регистрации дыхания новорожденных. A disadvantage of the known device [1] is the limitedness of its use in the case of registration of respiration of newborns.

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. A more versatile electrode device [2] is known, which is adopted as a prototype, comprising a dielectric casing and working and monitoring electrodes attached to it with electrical leads, as well as a cover with a mounting device, worn on top of the casing.

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. The disadvantage of the prototype is the uncompensated error of the recorded biopotential that occurs when using the signal of the monitoring electrode for adaptive filtering of noise in the measuring channel, due to the low correlation of changes in the transient resistances of the contacts of the working and control electrodes having different geometry with the patient’s body at different degrees of pressure against the body.

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. The technical effect arising from the practical implementation of the invention is to increase the accuracy of electrophysiological measurements by increasing the efficiency of adaptive noise filtering in the measuring channel when using working and monitoring electrodes that are consistent with various conditions of contact with the patient’s body.

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. This technical result is achieved by the fact that in the electrode device containing the dielectric housing and the working and control electrodes attached to it with electrical leads fixed to it, as well as the lid with the mounting device worn on top of the body, the housing, the working and control electrodes are made in the form of concentric hemispherical surfaces .

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема электродного устройства. The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of an electrode device.

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. The electrode device comprises a dielectric housing 1 and a working 2 attached to it and controlling 3 electrodes with electrical leads 4. The electrode device also includes a cover 5 with a mounting device 6 (for example, a bullet), worn on top of the housing 1.

Особенностью электродного устройства является выполнение корпуса 1, рабочего 2 и контролирующего электродов 3 в виде концентрических полусферических поверхностей. A feature of the electrode device is the implementation of the housing 1, the working 2 and the control electrodes 3 in the form of concentric hemispherical surfaces.

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. The presence of a distinctive feature in the electrode device in comparison with the prototype [2] indicates the conformity of the proposal to the criteria of the invention of "novelty." Despite the fame for the implementation of the electrode in the form of a hollow hemisphere [1] in other sets of features, this technical solution meets the criteria of the invention "inventive step" because the technical properties exhibited by similar features in the known and proposed solution are different.

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. In the known device [1], an electrode in the form of a hollow hemisphere in combination with other features provides reliable electrical contact with the skin of newborns under conditions of possible movements of the latter.

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. In the proposed device, the signs regarding the execution of the housing, the working and control electrodes in the form of concentric hemispherical surfaces exhibit the property of unidirectional changes in the working area and capacitance or reactive transient resistance of the control electrode and transition (active resistance) when the contact area of the working electrode with the patient’s skin changes.

Это дает основание заключить, что предложенное электродное устройство соответствует критерию изобретения "изобретательский уровень". This gives reason to conclude that the proposed electrode device meets the criteria of the invention of "inventive step".

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. The device operates as follows. Using a rubber strap (not shown in the drawing) and convexes 6, case 1 is fixed on the patient's body 7. Biopotentials are removed from conclusions 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. The execution of the electrode in the form of a hemisphere ensures a constant contact area of the electrode and the skin when the axis of the electrode is tilted, as a result of possible movements, by a certain angle from the vertical.

Математическое описание этого варианта с учетом всех факторов достаточно громоздко. Поэтому рассмотрим только основные из них. The mathematical description of this option, taking into account all factors, is rather cumbersome. Therefore, we consider only the main ones.

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.When changing the contact area of the working electrode 2 with the patient’s body 7 due to a random increase in the degree of pressing of the electrode device to the body, the contact area of the electrode with the skin changes by
ΔS = S _to - S _n
where S _to - contact area after pressing;
S _n - contact area before pressing.

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.In this case, the change in the capacitance of the monitoring electrode with the patient’s body is directly proportional to the change in the contact area

where ε is the permeability of the dielectric 1;
d is the distance from the control electrode 2 to the skin.

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.That is, a change in the reactive component R _{c is} inversely proportional to a change in the contact area

A change in the active component of the resistance R _a is inversely related to changes in the contact area

where ρ is the ionic conductivity of the transition resistance of the electrode-skin contact.

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.Thus, a change in the reactive component ΔR _{c of the} control electrode and a change in the active component ΔR _{a of the} working electrode, all other things being equal (including geometric), can have the character of unidirectional changes. In particular, with increasing contact area of the electrode with the skin, the capacitance increases, and the active and reactive components of the resistance decrease.

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. Therefore, the signal removed from the control electrode, subject to its coordination with the working electrode, can be effectively used for adaptive filtering of mechanical noise. As a result, the accuracy of electrophiological measurements of biopotentials is increased, especially when examining a patient in conditions of unregulated behavior.

Claims

An electrode device containing a dielectric casing and a working and control electrode with electrical leads fixed to it, as well as a cover with a fastening device, worn on top of the casing, characterized in that the casing, working and control electrodes are made in the form of concentric hemispherical surfaces.