По особенностям применения можно выделить четыре группы электродов:
1) для кратковременного использования (в основном в кабинетах функциональной диагностики);
2) для длительного, непрерывного наблюдения биоэлектрических сигналов (в условиях палат реанимации, интенсивной терапии, при исследовании состояния человека в процессе трудовой деятельности);
3) для динамических наблюдений (при наличия интенсивных мышечных помех в условиях физических нагрузок, в спортивной медицине и палатах реабилитации);
4) для экстренного применения в условиях скорой помощи.
По функциональному назначению биомедицинские электроды различают в соответствии о видом регистрируемой электрофизиологической активности (электрокардиографические, электромиографические, электроэнцефалографические, микроэлектроды для внутриклеточного исследования и т.д.).
В зависимости от способа контактирования с биообъектом различают накожные (поверхностные) и подкожные (игольчатые) электроды. В свою очередь, среди поверхностных электродов в зависимости от характера сопротивления кожно-электродного контакта можно выделить следующие группы: металлические, емкостные, резистивные и резистивно- емкостные.
По склонности к поляризации электроды делятся на поляризующиеся, слабополяризующиеся и неполяризующиеся. Биомедицинские электроды также классифицируют по форме, материалу активного слоя, способу крепления, поляризуемости и другим признакам. Кроме электрофизиологических измерений, в медицинской практике электроды широко применяются для оказания терапевтического воздействия на организм электрическим током и другими факторами. Наиболее полная классификация биомедицинских измерительных электродов приведена в ГОСТ 24878-81 (СТ СЭВ 2483-80) "Электроды для съема биоэлектрических потенциалов".
Структура и особенности контакта "электрод-кожа"
Общим требованием, предъявляемым к поверхностным электродам, является требование уменьшения переходного сопротивления электрод-кожа, целиком определяющего погрешность импеданса. Значение этого сопротивления зависит от типа материала электрода, свойств кожи, площади ее соприкосновения с электродом, от свойств межконтактного слоя между электродом и кожей. В общем случае структуру участка контакта электрода с кожей можно представив в виде, изображенном на рисунке 1.1. Между кожей и электродом размещен тонкий слой электролита, возникающий естественно (выделения потовых желез) или вносимый при наложении электрода (токопроводящие пасты, физиологический раствор).
Рисунок 1.1 Структура контакта электрод - кожа
Рисунок 1.2 – Кривая поляризации контакта электрод - кожа
Рисунок 1.3 – Эквивалентная схема кожно – электродного контакта
Рисунок 1.4 – Эквивалентная схема контакта кожа – металлический электрод
Ткани тела являются проводником второго рода, импеданс которого содержит активную и реактивную составляющие. Емкость тканей создается мембранами образующих ткани клеток и многочисленными поверхностями, разделяющими отдельные органы и структуры тела. Реактивная составляющая тока, протекающего по подкожным тканям, по крайней мере, на порядок меньше активной составляющей, и ею можно пренебречь. Емкость тканей кожи достигает 0,1 мкФ/см2, и ее необходимо учитывать,
Электрические свойства контакта "электрод-кожа" определяются в основном поляризационными свойствами поверхностей раздела с разными типами проводимостей - перехода "ткани тела-электролит" и переход "электролит-электрод". Типичная кривая поляризации E=f(j), где Е - разность потенциалов на переходе; j - плотность тока, приведена на рисунке 1.2. Она носит нелинейный характер, но при малых плотностях тока (до 10-15 мкА/см2) на ней можно выделить линейный начальный участок. На практике даже при максимальных амплитудах регистрируемых биоэлектрических сигналов кожно-электродный импеданс можно считать линейным.
Поверхности разделов характеризует также равновесная разность потенциалов Е0, возникающая на переходе при отсутствии тока, которая определяется природой контактирующих сред. В зависимости от материала электрода, свойств электролита, температуры, способа обработки кожи значение ес, изменяется в пределах 0,1- 50 мВ. Поляризация электродов может сильно искажать форму регистрируемого сигнала, поэтому она крайне нежелательна. При регистрации биопотенциалов величина Е0 должна оставаться постоянной, поэтому для некоторых типов электродов необходимо применение специальных мер для стабилизации значения Е0. Разработаны и неполяризующиеся электроды. Регистрация биоэлектрических сигналов, где это возможно, осуществляется с помощью усилителей переменного тока, нижняя граничная частота которых составляет доли герц, поэтому в расчетах величиной Е0, если она постоянна, можно пренебречь.