生物电测量及仪器-

(6)干电极
干电极是利用固态技术，将放大器与电极组 装在一起。使用时不必涂上导电膏而波形又 不失真，但必须要一个输入阻抗很高 (Zsr>109Ω)的前置放大器相匹配。
除上述六种电极外，还有体内电极和胎 儿电极等等。
2.1.3 心电图导联
心脏除极，复极过程中产生的心电向量， 通过容积导电传至身体各部，并产生电 位差 将两电极置于人体的任何两点与心电图 机连接，就可描记出心电图，这种放置 电极并与心电图机连接的线路，称为心 电图导联（ lead）
一次性悬浮电极也叫作钮扣式电极，其结构是将氯化 银电极固定在泡沫垫上，底部也吸附着一个涂有导电 膏的泡沫塑料圆盘，如图1-1-8(b)所示。
(5)软电极
一种常见的软电极是贴在 胶布上的银丝网电极，如 图1-1-9(a)。使用时，只需 把银丝网涂上导电膏后贴 在所需的人体部位即可。 另一种软电极是在13μm厚 的聚脂薄膜(Mylar)上镀一 层1μm厚的氯化银膜而制 成的。它适用于检测、监 护早产儿心脏变化功能。
只有圆筒底部的面积与皮肤接触(即接触面积小)，从而 使得它的阻抗和对皮肤的压力很大(即刺激大)，因此， 不适用于输入阻抗低的放大器和不宜作长时间监护之 用
(3)圆盘电极
圆盘电极多数采用银质材料，其背面有一根导线，如 图1-1-6所示。有的电极为了减轻基线漂移及移位伪差 在其凹面处镀上一层氯化银。值得注意的是，该电极 在使用一段时间后必须重新镀上氯化银。
Ag → Ag++e-
+0.799
2）极化电位
电极与电解质溶液形成双电层以及在有电流通 过时，电极－电解质溶液界面电位会发生变化
半电池电势
E
RT nF
ln(acn )
E0
活度
极化电位
标准半电池电势
电极电位＝极化电位＋半电池电位
在生物医学工程领域中用不极化电极记 录直流或变化缓慢的生物电位
即使是不极化电极，若两电极不能完全 相同会造成误差，或运动伪差。
可以看出E0远大于所有生物电位
半电池电位 E0/V
金属和反应
半电池电位 E0/V
-1.706
H2 → 2H ++2e-
0.000
Zn → Zn 2++2e- -0.763
Ag+Cl-→AgCl + e- +0.223
Fe → Fe 2++2e- -0.409
Cu → Cu++e-
+0.522
Pb → Pb 2++2e- -0.126
2.1.2 生物电测量电极
生物电引导电极实际是完成人体和测量 系统之间的界面作用。
离子导电
电极
电子导电
由金属浸在含有该金属离子的溶液中所 构成的体系称为电极。
1.电极在换能过程中的机理和极化作用
1）电极电位
金属与溶液之间的界 面的电位差称为电极 电位（又称半电池电 势）
电极电位与该金属的 离子活度有一定的关 系
按其材料又分为有铜合金镀银电极，镍银合金 电极、锌银铜合金电极，不锈钢电极和银-氯化 银电极等。
肢体电极的固定方法，通常采用的是橡皮扣带、 尼龙丝扣带和电极夹子三种
(2)吸附电极
吸附电极是用镀银金属或镍银合制而成，呈圆筒形， 其背部有一个通气孔，与橡皮吸球相通，它是测量心 电时作为胸部电极的一种常用电极
(4)悬浮电极
悬浮电极分为永久性和一次性使用的二种。其中永久 性悬浮电极又叫作帽式电极，其结构是把镀氯化银或 烧结的Ag-AgCl电极安装在凹槽内，它与皮肤表面有 一空隙。如图1-1-7所示
使用时，应在凹槽内涂满导电膏，用中空的双面胶布 电极贴在皮肤上。由于导电膏的性质柔软，它粘附着 皮肤，也粘附着电极，当肌肉运动时，电极导电膏和 皮肤接触处不易发生变化，起到接触稳定的作用
第2章 生物电测量及仪器
——心电测量及仪器
生理测量仪的放大电路设计应满足以下基本要求
1. 在测量过程中不允许影响正常的生理过 程；
2. 测得的生理信号不得失真； 3. 最大可能地将信号与各种干扰相分离； 4. 一旦有电击事故等危险情况发生必须对
病人提供有效的保护
2.1 心电测量及仪器
2.1.1 心电信号的形成
同样的电极形状不同也可能造成电极电 位的波动。
极化电压影响的限制措施
① 设计半电池电势小而且稳定的不极化电极， 不可随意改变工艺状态
② 电路设计时使电极电压与被测信号分离 ③ 提高放大器输入阻抗 ④ 保持两电极对称性
3）不极化电极
不极化电极Ag-AgCl电极与纯银电极相比 受频率影响小，而趋于纯阻性。
心脏生理：心脏传导系 心电信号的形成
心电向量：电偶学说 容积导体：心电向量环 二次投影 心电生理
心电图曲线与单个心肌细胞的生物电位 变化曲线有何联系与区别？
联系：心肌细胞的生物电位变化是心电图的来 源
区别:
单个心肌细胞电位变化是用细胞内电极记录方法得 到的。所记录的是细胞膜内、外电位差，包括膜的 动作电位和静息电位。而心电图在体表记录，是所 有心肌电兴奋传导到体表的结果。 心肌细胞电位变化反映的是单个细胞膜电位变化曲 线，而ECG反映的是一次心动周期中整个心脏的生 物电位变化和传导过程。因此ECG是很多心肌细胞 电活动综合效应在体表的反映。 心电图电极位置放置不同，记录的心电图曲线也就 不同。
在生物液体中，而Cl－浓度很大，可以认为 电极电位与Ag＋的浓度无关，所以Ag-AgCl 电极相对稳定。
电极的特性
Z dj
1 Rd
1
jCd
Rs
两种极端的情况：
高频电流，1/Cd<<Rd，电极阻抗≈Rs； 低频电流，1/Cd>>Rd，电极阻抗≈Rs＋ Rd ；
2. 心电图电极及导联
心电图时选用的电极是表皮电极。种类很多， 有金属平板电极，吸附电极，圆盘电极，悬浮 电极，软电极和干电极。
E RT ln C nF K
源自文库
R—气体常数，8.314J/mol.K; F—法拉弟常数，96487库伦； T—绝对温度； n—离-子价数； C—金属离子浓度 K—与+金+属特性有关的常数；
+
E
E0
2 10－4
T n
lg
K
标准电极电位
几种常用的电极材料在25℃时的半电池电位E0
金属和反应 Al →Al3++3e-
AgCl沉积量在一定范围内可以得到最小 电极阻抗
银－氯化银电极
表面镀了AgCl的银板或者是银丝放在有Cl－ 的溶液中形成
Ag Ag e
Ag Cl AgCl
在平衡条件下，浓度积Ks（AgCl的析出速 度与返回溶液的速度）为常数
Ks
a Ag
•
a Cl
银－氯化银电极
生物体液中Cl－的浓度很高，活度略小于1， Ag＋的活度低，而与Ks为同一数量级