Конструкція електродів для зняття електрокардіограми
A61B5 / 0408 - електроди, спеціально призначені для цієї мети (для кардиографии плода A61B 5/0448; для електроенцефалографічні сигналів A61B 5/0478; для електроміографії A61B 5/0492)
Власники патенту RU 2523356:
Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої професійної освіти "Новгородський державний університет імені Ярослава Мудрого" (RU)
Винахід відноситься до медичної техніки. Конструкція електрода для зняття кардіограми містить «грушу» з присоскою і електроди. Усередині присоски розміщений магнітоелектричний датчик, що встановлюється паралельно поверхні тіла пацієнта, що включає корпус з немагнітного матеріалу, всередині якого встановлено електромагнітний елемент, виконаний з володіє магнітоелектричним ефектом матеріалу і закріплений в корпусі за допомогою тримачів, і постійний магніт. З корпусу датчика назовні виведені два електроди для подачі сигналу про потенціалах електромагнітних коливань серця на підсилювальний і фіксуючі пристрої. Присоска виконана з металу або діелектрика. Технічний результат полягає в зниженні трудомісткості при проведенні обстеження пацієнтів за рахунок використання безконтактного електрода для зняття кардіограми. 2 мул.
Винахід відноситься до медичної техніки і може бути використано при виготовленні електрода, призначеного для зняття електрокардіограми, електроенцефалограми, електроміограми або інших електромагнітних потенціалів тіла людини або тварин.
Недоліками його є складність формування електрода, а також те, що отримані в результаті електроди в процесі проведення вимірювань необхідно приєднувати безпосередньо до шкірного покриву людини, при цьому використовуючи струмопровідний гель або мастило. Змочування шкіри пацієнта не тільки малоприємна процедура, але й додаткові витрати часу і сил медичного персоналу. Мастило може викликати роздратування шкіри, а також бути причиною неякісного знімання даних. Шкірний опір електричного струму людини - це індивідуальний показник, що є причиною великого статистичного розкиду показань приладів від людини до людини.
Завданням винаходу є зниження трудомісткості використання електродів, підвищення статистичної однорідності вимірювань, створення безконтактних електродів, здатних працювати через шар діелектричного матеріалу.
Поставлена задача досягається тим, що конструкція електрода для зняття електрокардіограми, яка містить грушу з присоскою і електроди, забезпечена магнітоелектричним датчиком, який містить магнітоелектричний елемент, розташований усередині електрода для зняття електрокардіограми.
Для вирішення даного завдання запропонована конструкція електрода, зокрема електрода для зняття електрокардіограми, електроенцефалограми, магнітокардіограмми, електроміограми або інших електромагнітних потенціалів тіла людини або тварин. Зниження трудомісткості використання електродів досягається за рахунок використання принципово нової конструкції електрода, заснованої на використанні магнітоелектричних (МЕ) матеріалів, так як в процесі застосування сенсорів немає необхідності використовувати рідину або гель для поліпшення провідності. Підвищення статистичної однорідності вимірювань досягається за рахунок використання в конструкції безконтактного принципу, який, на відміну від відомого способу, заснованого на використанні контактних електродів, зазвичай використовують рідину або гель для поліпшення провідності між тілом пацієнта і електродом, що не залежить від властивостей шкірного покриву і властивостей провідної рідини або гелю, а також не схильний до окислення. Створення безконтактних електродів, здатних працювати через шар діелектричного матеріалу, дозволяє більш комфортно проводити дослідження з зручністю як для пацієнта, так і для лікаря, і в деяких випадках може бути єдиним способом експрес-аналізу досліджуваного тіла (наприклад, при опіках, при ранах і травмах , в разі використання на тілі солдата в бойових умовах, там, де неможливо встановити електроди безпосередньо на шкірний покрив без істотних втрат в якості бойової готовності).
Пропонований винахід дозволяє отримати наступний технічний результат: знизити трудомісткість використання електродів, підвищити статистичну однорідність вимірів, створити безконтактні електроди, здатні працювати через шар діелектричного матеріалу.
Для пояснення запропонованого винаходу запропоновані креслення. На фіг.1 зображений магнітоелектричний датчик (Магнітоелектричний датчик, 1 - Корпус, 2 - Висновки, 3 - Магнітоелектричний елемент, 4 - Тримач, 5 - Магніт), загальний вигляд пропонованої конструкції електрода для зняття електрокардіограми зображено на фіг.2 (Конструкція електродів для зняття електрокардіограми, 6 - МЕ датчик, 7 - Висновки, 8 - Груша з присоскою).
Пристрій працює наступним чином.
Конструкція електрода для зняття електрокардіограми, зображеного на Фіг.2, складається з груші з присоскою. Усередині присоски розташований магнітоелектричний датчик, який ви бачите на фіг.1. Від датчика всередині присоски назовні виведені два електроди, з яких зчитуються потенціали електромагнітних коливань серця. Матеріалом присоски може служити як металевий, так і діелектричний матеріал, так як зчитування інформації здійснюється МЕ датчиком. МЕ датчик заснований на МЕ ефекті, що полягає у виникненні в матеріалі електричної поляризації під дією зовнішнього магнітного поля або виникненні намагніченості в зовнішньому електричному полі. Електродом для зняття електрокардіограми служить конструкція МЕ датчика, зображена на фіг.1, закріплена будь-яким способом в позиції паралельно поверхні тіла пацієнта. Конструкція МЕ датчика складається з корпусу, виконаного з немагнітного матеріалу, всередині якого встановлено МЕ елемент, закріплений за допомогою власників. МЕ елемент складається з трьох або більше шарів наступного складу: п'єзоелектричний матеріал, наприклад цирконат-титанат свинцю або інший, що володіє високим п'єзоелектричним коефіцієнтом, і нанесених на п'єзоелектрик будь-яким способом, наприклад приклеєних, шарів магнитострикционного матеріалу, що володіє високим магнітострикційним коефіцієнтом, наприклад Метгласа. Також можна використовувати композиційний МЕ матеріал, виконаний по керамічної технології. На зовнішні площини МЕ елемента нанесені проводять обкладання, а в разі, якщо зовнішні шари складаються з Метгласа або іншого провідного ток матеріалу, то вони служать в якості обкладок. До обкладкам приєднані зовнішні електричні висновки. У конструкцію датчика також може входити постійний магніт, необхідний для підмагнічування магнітної складової датчика. МЕ матеріал може бути виготовлений з різних речовин, що володіють МЕ ефектом [1], в тому числі, наприклад, з пьезоелектрика ЦТС та аморфних магнитомягких сплавів на основі заліза - Метгласа [2]. Сучасні МЕ матеріали мають високу чутливість, коефіцієнт МЕ взаємодії в них може досягати величини αE = 5150 (мВ / см / Е) [3], а величина еквівалентних магнітних шумів (тобто межа чутливості по магнітному полю) досягає величини 5,1 нТл на частоті 1 Гц [4]. Для самих чутливих надпровідних квантових інтерференційних датчиків (СКВІД) гранична величина еквівалентних магнітних шумів становить близько 30 нТл [5] на частоті 1 Гц, при типовою - 0,1 нТл. Для датчиків Холла, заснованих на ефекті Холла, нижній поріг реєстрації величини магнітної індукції (тобто межа чутливості по магнітному полю) становить 1-10 мкТл, а в поєднанні з концентратором магнітних полів може досягати 25 нТл [6]. Відомо, що величина амплітуди магнітного поля кардіограми людини складає близько 100 нТл [7]. Таким чином, МЕ сенсори мають досить високу чутливість для реєстрації кардіограми людини, випереджаючи датчики Холла і наближаючись за характеристиками до СКВІД. Сенсор електрода працює наступним чином. Відомо, що в процесі життєдіяльності серце виробляє електромагнітні імпульси, що поширюються по організму. Для зняття ЕКГ в районі серця пацієнта встановлюється електрод запропонованої конструкції. Магнітострикційна складова МЕ матеріалу сприймає магнітну складову електромагнітного сигналу серця, перетворюючи сигнал в механічну деформацію. П'єзоелектрична складова МЕ матеріалу під впливом надійшла деформації виробляє електричний сигнал, пропорційний сигналу серця. Потенціал, що з'явився на обкладинках МЕ елемента, за висновками надходить для подальшої обробки в пристрій для зняття кардіограми.
Таким чином, пропоноване винахід дозволяє знизити трудомісткість використання електродів, підвищити статистичну однорідність вимірів, створити безконтактні електроди, здатні працювати через шар діелектричного матеріалу.
7. Ю.А. Холодов, А.Н. Козлов, A.M. Горбач. Магнітні поля біологічних об'єктів // під. ред. M.Г. Айрапетянца, M. Наука, 1987, 145 стор.
Конструкція електрода для зняття кардіограми, що містить «грушу» з присоскою і електроди, що відрізняється тим, що всередині присоски розміщений магнітоелектричний датчик, що встановлюється паралельно поверхні тіла пацієнта, що включає корпус з немагнітного матеріалу, всередині якого встановлено електромагнітний елемент, виконаний з володіє магнітоелектричним ефектом матеріалу і закріплений в корпусі за допомогою тримачів, і постійний магніт, при цьому з корпусу датчика назовні виведені два електроди для подачі сигнал а про потенціалах електромагнітних коливань серця на підсилювальний і фіксуючі пристрої, а присоска виконана з металу або діелектрика.