SU816466A1

SU816466A1 - Method of reducing contact resistance of bioelectrodes

Info

Publication number: SU816466A1
Application number: SU792838610A
Authority: SU
Inventors: Владимир Васильевич Саввин
Priority date: 1979-11-11
Filing date: 1979-11-11
Publication date: 1981-03-30

Description

Изобретение относится к физиологическим и электрофизиологическим исследованиям животных, преимущественно морских.The invention relates to physiological and electrophysiological studies of animals, mainly marine.

В процессе проведения физиологических и электрофизиологических исследований животных часто возникает задача подведения к телу животного или сн'ятия с него электрических потенциалов. Одним из вариантов решения этой задачи является использование накладываемых на кожу электродов. При этом, как правило, оказывается необходимым обеспечение возможно наименьшего значения сопротивления перехода электрод-кожа. Эта задача весьма успешно решается в медицине, где с указанной целью контактирующую с кожей поверхность электро- 20 дов выполняют, например, из специальных неокисляющихся материалов, увеличивают площадь поверхности электродов и силу прижатия электрода к коже. ^а In the process of conducting physiological and electrophysiological studies of animals, the task often arises of bringing to the body of an animal or removing electrical potentials from it. One of the solutions to this problem is the use of electrodes applied to the skin. In this case, as a rule, it appears necessary to ensure the lowest possible value of the electrode-skin transition resistance. This problem is very successfully solved in medicine, where, for contacting the skin, the surface of the electrodes 20 is performed, for example, from special non-oxidizing materials, the surface area of the electrodes and the force of pressing the electrode to the skin are increased. ^a

Однако самыми эффективными способами решения этой задачи является выполнение контактирующей поверхности электрода из электропроводящей пасты или введение в подэлектродное . 3?However, the most effective ways to solve this problem is to perform the contacting surface of the electrode from an electrically conductive paste or to introduce it into a sub-electrode. 3?

пространство раствора химических вё~ществ с высокой электропроводностью.solution space of chemicals with high electrical conductivity.

Известен способ введения раствора электропроводных веществ в участок тела биологического объекта,^-находящийся непосредственно под электродом, например, путем инъекции (1J.Known is a method of administration of the solution of conductive substances in biological object body portion ^- located directly under the electrode, e.g., by injection (1J.

Известен также способ введения раствора электролита не только в пространство между кожей и поверхностью электрода, но и в подповерхностный слой кожи, для чего*производят множественное механическое микропрокалывание поверхностного слоя кожи. В результате электропроводящий раствор проникает через образовавшиеся микроканалы под поверхность кожи и контактирует с нижерасположенными тканями. Последние обладают значительно большей проводимостью, чем поверхностный слой кожи (эпидермис), в результате переходное сопротивление биоэлектрода существенно снижается [2].There is also a known method of introducing an electrolyte solution not only into the space between the skin and the electrode surface, but also into the subsurface layer of the skin, for which purpose * multiple mechanical micro-piercing of the surface layer of the skin is performed. As a result, the electrically conductive solution penetrates through the formed microchannels under the skin surface and is in contact with the underlying tissues. The latter have a much higher conductivity than the surface layer of the skin (epidermis), as a result, the transition resistance of the bioelectrode is significantly reduced [2].

Однако известный способ оказывается малоэффективным при его ^использовании для уменьшения переходного сопротивления электродов, устанавливаемых на дельфинах, особенно в случаях доста- .However, the known method is ineffective when it is used to reduce the transition resistance of the electrodes mounted on dolphins, especially in cases of access.

точно длительной эксплуатации электродов. Причина этого заключается в том, что кожа этих животных характеризуется чрезвычайно интенсивными выделениями органических жирных кйслот. Последние являются слабыми электролитами и обладают сравнительно малой электропроводностью. Обладая кроме того значительной вязкостью и слабой 5 растворимостью, они скапливаются в подэлектродном пространстве и постепенно создают в нем плохо проводящую прослойку, разделяющую кожу дельфина и поверхность электрода. 10precisely long-term operation of the electrodes. The reason for this is that the skin of these animals is characterized by extremely intense secretions of organic fatty acids. The latter are weak electrolytes and have a relatively low electrical conductivity. Besides having considerable viscosity and weak 5 solubility, they accumulate in the sub-electrode space and gradually create a poorly conducting layer in it, separating the dolphin's skin and the electrode surface. 10

Вследствие этого переходное сопротивление установленных на дельфине биоэлектродов остается малым лишь в течение сравнительно небольшого интервала времени после их установки₍ 15 даже если перед установкой предварительно принимаются меры по устранению слоя, кожных выделений.As a result of this, the transient resistance of bioelectrodes installed on a dolphin remains small only for a relatively short time interval after their installation ₍ 15 even if measures are taken to remove the layer and skin secretions before installation.

Цель изобретения - стабилизация низкой величины переходного сопротив- jq ления биоэлектродов, устанавливаемых на животных с интенсивными кожными жировыми выделениями кислотного ха рактера.The purpose of the invention is the stabilization of the low value of the transition resistance jq of bioelectrodes mounted on animals with intense skin fatty acid secretions.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе уменьшения сопротивления перехода электрод-кожа посредством введения в подэлектрод ное пространство раствора химических веществ в качестве вводимого химического вещества берут раствор едкого 30 кали в 1-4%-ной концентрации.The goal is achieved by the fact that in the known method of reducing the resistance of the electrode-skin transition by introducing a solution of chemicals into the sub-electrode space, a solution of caustic 30 potassium in a 1-4% concentration is taken.

П р и м· е р. Была проведена сравнительная оценка временной стабиль ности переходного сопротивления электрода, установленного на коже черно- 35 морского дельфина-афалины, при использовании в качестве вводимого в подэлектродное пространство электролита морской воды (18%, когда в подэлектродном пространстве не происхо- дд дит нейтрализация кожных выделений) и щелочи - 3%-ного раствора едкого кали.PRI m · e r. A comparative assessment was made of the temporal stability of the transition resistance of an electrode mounted on the skin of a black and white bottlenose dolphin when using seawater as an electrolyte introduced into the sub-electrode space (18% when the skin secretions were not neutralized in the sub-electrode space) and alkali - 3% potassium hydroxide solution.

В экспериментах использовался электролиз нержавеющей стали площадью 1,57 см . Измерялось переход-* ’5 ное сопротивление биоэлектрода, устанавливаемого на предварительно необработанную и обработанную (вытертую и протертую спиртом) кожу дельфина. Измерения сопротивления про- 50 изводились непосредственно после установки электрода и через 1,5 ч после нее. Результаты измерений приведены в Таблице.The experiments used electrolysis of stainless steel with an area of 1.57 cm. We measured the transition * * ’5 resistance of a bioelectrode mounted on a dolphin’s skin that was previously untreated and treated (wiped and rubbed with alcohol). Resistance measurements were made directly after the electrode was installed and 1.5 hours after it. The measurement results are shown in the Table.

Из таблицы видно, что при йсполь- 55 зовании в качестве электролита 3% раствора едкого кали переходное сопротивление установленного на дельфине биоэлектрода за 1,5 ч эксплуатации не изменилось, в то время как при использовании в этом же качестве морской воды оно изменилось на 25% при установке электрода на необработанной коже и на 50% при! ее предварительной обработке.The table shows that when using a 3% solution of potassium hydroxide as an electrolyte, the transition resistance of the bioelectrode installed on a dolphin did not change after 1.5 hours of operation, while when using seawater of the same quality, it changed by 25% when installing the electrode on untreated skin and 50% at! its preprocessing.

Сопротивление перехода электрод-кожа кОм Electrode-skin transition resistance kOhm Без предварительной обработки кожи No skin pretreatment С предварительной обработкой кожи Skin pretreated Время / изме- / Time / change- / Морская Едкое Marine Caustic Морская Едкое Marine Caustic рения/Тип / элект rhenium / type / electronic - вода кали - potassium water вода кали potassium water

ролитаrolyta

После новки After the new уста- mouth- 1,17 1.17 0,58 0.58 0,77 0.77 0,47 0.47 Через после новки After the new 1,5 ч уста- 1.5 h mouth- 1,46 1.46 0,58 0.58 1,16 1.16 0,47 0.47

Использование предлагаемого способа стабилизации переходного сопротивления устанавливаемых на дельфине биоэлектродов по сравнению с известными способами уменьшения этого сопротивления позволяет исключить изменение уровней биоэлектрических сигналов (ЭКГ, КГР и т.д.), регистрируемых в процессе долговременных физиологических исследований дельфинов, обусловленное изменением переходного сопротивления наложенных на кожу животного биоэлектродов, и тем самым повысить точность электрофизиологических измерений. В случае использования биоэлектродов в устройствах электрокожной стимуляции позволяет сократить требования к динамическому диапазону выходных сигналов стимулятора, упростить его схемное решение и повысить КПД.Using the proposed method for stabilizing the transition resistance of bioelectrodes mounted on a dolphin compared to the known methods for reducing this resistance, it is possible to exclude changes in the levels of bioelectric signals (ECG, RAG, etc.) recorded during long-term physiological studies of dolphins due to a change in the transition resistance applied to the skin animal bioelectrodes, and thereby improve the accuracy of electrophysiological measurements. In the case of using bioelectrodes in devices of electrodermal stimulation, it allows to reduce the requirements for the dynamic range of the stimulator output signals, simplify its circuit design and increase the efficiency.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method for reducing the transient resistance of bioelectrodes applied to the skin, including introducing a solution of a chemical substance into the sub-electrode space, with the aim of stabilizing a low value of the transient resistance of bioelectrodes mounted on animals with intense skin fatty secretions of an acidic nature, a solution of caustic potassium in a 1-4% concentration is taken as the injected chemical. '' Sources of information taken into account in the examination

1. USSR author's certificate No. 518298, cl. A 61 B 5/02, 1977.

2. US Patent No. 3774592, cl. 128-2.1 E, 1973 (prototype).

VNIIIPI Order 1080/3 Circulation 687. Subscribed

Branch of the PPP Patent, Uzhgorod, Project 4,