生物医学工程学概论第3章课件

1、生物医学工程学概论第3章生物医学工程学概论第3章简介： 电极是连接测量系统和生物体不可缺少的元件，在任何电位测量或电刺激过程中，总要有一定的电流通过电极进入生物体和仪器，即使电位测量，也有很小电流通过。电子定向流动方式 带电离子的运动 电流导线生物体简介： 电极是连接测量系统和生物体不可缺少的元件，在任何电位分类1、按工作性质分：检测电极：刺激电极：敏感元件执行元件 向生物体内通入电流达到治疗疾病目的 控制或替代生物体某些功能（去颤器、心脏起博器） 研究可兴奋组织传导和反应规律 有时同一个电极兼有检测和刺激双重功能。分类1、按工作性质分：检测电极：刺激电极：敏感元件执2、按电极大小和工作时所处

2、的位置分： 宏电极微电极体表电极体内电极皮下电极植入电极2、按电极大小和工作时所处的位置分： 宏电极微电极体表电极体极化现象1、定义：在有电流流过电极/溶液界面时，电极电位从平衡电极电位E(0)变为一个新的、与电流密度有关的电极电位E(i)。把电极在有电流通过时的电极电位E(i)与没有电流通过时的平衡电极电位E(0)发生偏离的现象称为极化现象。 2、定量描述极化电压（超电压） E(i)E(0)极化现象1、定义：在有电流流过电极/溶液界面时，电极电位从平3、产生超电压的原因： 通过电极双电压的电荷转移电荷转移超电压(t)反应物朝向电极的扩散和产物离开电极的扩散扩散超电压(d)电极上的化学反应反应

3、超电压(r)电阻极化电阻超电压(R)电解液的欧姆电阻、扩散层中的浓度梯度以及电极表面上表面 膜也都会引起电位变化。 (t)+(d)+(r)+(R) 3、产生超电压的原因： 通过电极双电压的电荷转移电荷转电极极化对生物电位的检测和电刺激的影响NaCl 溶液 模拟 电极与生物体之间的导电液体电池E 模拟 电刺激的电源或检测系统输入级所需的偏置及漏泻电流、皮肤电反应的等效电压等电阻R 模拟 检测系统的输入阻抗电极极化对生物电位的检测和电刺激的影响NaCl 溶液 模拟当双刀三掷开关在位置1时，无电流通过电极 由于两电极所处的状态完全相同，所以两个电极电位相等。开关放在位置2时，电池E加到电极上，外加电

4、压升高到一定值后，电阻R上有电压降产生，电解池回路中有电流通过。之后随时间增加，电流减小。之后将开关放在位置3上，测得与外加电动势极性相反的电动势存在，即左正右负。当双刀三掷开关在位置1时，无电流通过电极阴极化学反应：由于产物不能很快扩散离开，阴极吸附氢气成为氢电极，电极附近OH浓度增加。阳极化学反应：由于产物不能很快扩散离开，阳极吸附氧气成为氧电极，电极附近H+浓度增加。阴极化学反应：由于产物不能很快扩散离开，阴极吸附氢气成为氢电然而，O2有获得电子重新与周围多余H+结合生成水的趋势；H2有失去电子，重新与周围多余OH-结合生成水的趋势。给进一步通电流造成阻力。成为氧电极的银电极对外电路为正

5、；成为氢电极的银电极对外电路为负 恰好与外接电池E相反。 影响作为刺激电极时的刺激效果或作为检测电极时的检测结果。然而，O2有获得电子重新与周围多余H+结合生成水的趋势；H2极化电极： 在给电极施加电压或通入电流时，在电极/电解液界面上无电荷通过，而有位移电流通过的电极。惰性金属Pt、Au、Ag电极，存在超电压，且随外加电压增大而增大。极化电极： 在给电极施加电压或通入电流时，在电极/电解液界面非极化电极： 不需要能量，电流能自动通过电极/电解质溶液界面的电极。甘汞电极、Ag/AgCl电极，此类电极不存在超电压。非极化电极： 不需要能量，电流能自动通过电极/电解质溶液界面Ag/AgCl电极的制

6、备： 烧结法：优点：这种方法制作的Ag/AgCl电极不怕磨损，便于保存，成本低 。缺点：制作要求条件较高（高温高压），一般单位不具备。 电解法：优点： 制作方便，简单易行。缺点： Ag/AgCl镀层不如烧结法牢固；薄；制作速度慢，需要较长时间。Ag/AgCl电极的制备： 烧结法：1、烧结法：将纯净的银丝放在模具内，再填满银和氯化银粉末的混合物，用扳压机加压，压成圆柱体，然后从模具中取出，在400的温度下烘烤几个小时，便制成一个银导线四周包围着烧结的Ag和AgCl圆柱体的Ag/AgCl电极。常作为体表电极用于记录心电、脑电和肌电等，在临床和基础研究中应用较为广泛。1、烧结法：将纯净的银丝放在模具内，再填满银和氯化银粉末的混2、电解法： 要镀AgCl的银电极做阳极，电流密度约5mA/cm2为宜。阳极发生的 化学反应：2、电解法： 要镀AgCl的银电极做阳极，电流密度约5mA/Ag/AgCl电极使用中应注意的问题 1、由于AgCl对光敏感，所以应避光