Привет, Хабр! В этой статье пойдёт речь о медицинских электродах, а точнее, о разъёмах, которыми эти электроды подключаются.
Введение
Полгода назад всерьёз заинтересовался темой биопотенциалов человека и способами их регистрации.
Самым простыми в реализации являются неинвазивные методы исследования, когда в субъект ничего не “втыкается” и не вводится – регистрация происходит непосредственно с поверхности кожи.
К подобным методам относятся:
-
Электрокардиография (ЭКГ) – исследование потенциалов сердца;
-
Электроэнцефалография (ЭЭГ) – исследование мозговых потенциалов;
-
Электромиография (ЭМГ) – исследование мышечных потенциалов;
-
Электронейромиография (ЭНМГ) – исследование реакции мышц и нервной системы на воздействие электрическими сигналами;
-
Электроокулография (ЭОГ) – исследование глазных мышц и наружного слоя сетчатки и т.д.
Для реализации этих методов прежде всего необходимо как-то снять сигнал с поверхности кожи, для этого применяются специальные электроды во всём своём многообразии форм, размеров и способов крепления к коже.
Электроды
После сёрфинга в Интернете выделил несколько видов электродов.
Многоразовые электроды
Одноразовые электроды
Самыми доступными и простыми в использовании являются электроды с гелевым проводящим слоем. Их можно купить на маркетплейсах по цене ~750 у.е. за 50 штук. В ассортименте приличный набор форм и размеров для различных задач. При желании, их всегда можно обрезать до нужного размера. Далее речь пойдёт именно об этих электродах.
Как подключить провода к электроду?
После достаточно объемного введения мы приблизились к основной проблеме. Тут, как ни странно, есть несколько вариантов решения. На схеме выше можно увидеть, что у электрода есть единственный металлический контакт, обозначенный, как “коннектор кнопка”.
Первое, что пришло на ум
При первом взгляде на него в голове вспыхивает мысль: “Припаяй или прикрути провод к этой “пипке” и не тревожь серое вещество по пустякам!”. Да, мысль дельная, если речь идёт об одноразовом использовании электрода, который, со словами “Шалость удалась!”, можно будет выкинуть вместе с обрезком провода, но это не мой случай.
Скажу честно, не пытался паять этот коннектор, но, сдаётся мне, что паяется он только с активным флюсом, вроде кислоты, которую В ОБЯЗАТЕЛЬНОМ ПОРЯДКЕ нужно отмывать после пайки. К тому же, не думаю, что нагревание до столь высоких температур положительно влияет на проводящие свойства контакта из хлорида серебра (AgCl) и гелевого проводника. Да и купание сначала в растворе, нейтрализующем кислоту, а затем ещё и отмывке для флюса тоже ни к чему хорошему не приведёт.
В случае «прикрутки» проблема состоит в дребезге, возникающем при скольжении неплотно прилегающих друг к другу провода (пусть даже одножильной проволоки) и коннектора‑кнопки. Да и каждый раз прикручивать провод к электроду — не хватит никакого терпения, особенной, когда расположение электродов на теле меняется раз в несколько минут — об этом в другой раз, в другой статье.
С пайкой и «прикруткой» разобрались — рассмотрим другие варианты.
Просто и дорого
Одним из самых простых и дорогих вариантов является покупка “настоящего” кабеля для ЭКГ, который, в случае надобности, можно раздербанить на отдельные проводники.
Но это, во-первых, не интересно, во-вторых, дорого, в третьих, всё ещё дорого. Конечно, когда прибор собирается “на продажу”, или когда бюджет, заложенный на свои хотелки, не ограничен этот вариант является самым предпочтительным, но не в моём случае. Для домашних исследований и настольных лабораторий вполне подойдут варианты, описанные ниже.
Просто, но чуть дешевле
Вторым по дороговизне вариантом является покупка вот такого модуля ЭКГ для Arduino-совместимых платформ.
В комплекте с ним вы получите нужный кабель и три дополнительных электрода на тканевой основе. Этот вариант рентабелен, если вам нужно снимать потенциалы не больше, чем с трёх точек. Вдобавок, вы получаете ещё одну электронную штуковину в свою коллекцию.
(На самом деле, этот провод можно найти в отдельной продаже. Но стоимость тех вариантов, что мне попадались, была сравнима со стоимостью полного комплекта с модулем и электродами.)
Просто, дёшево, быстро, но есть одно НО
Да, крокодильчики являются хорошим вариантом, если нужно снимать сигналы с неподвижного человека, или, если используемый электрод имеет большую площадь основания. Это связано с тем, что, при активном шевелении, крокодильчики имеют свойство отстегиваться в самый неподходящий момент. Плюс, чтобы крокодильчик надёжно держался, с него нужно стянуть изоляцию и закреплять в районе выемки. Поэтому, при использовании электродов с малой площадью основания, эти коннекторы задевают кожу, что вызывает дополнительные помехи.
Предлагаемый вариант
Наконец, мы перешли к моей “разработке”. Давайте ещё раз взглянем на электрод.
Форма контакта вам ничего не напоминает? Дам время подумать…
Да это же кнопка! Звучит банально, но так и есть. Универсальным электрическим разъемом в сфере медицинских исследований является… КУРТОЧНАЯ КНОПКА! Аплодирую стоя…
Если без шуток, то это вполне оправданный выбор:
-
Разъем компактный: типоразмер кнопки -12,5 мм, если быть точным;
-
Может вращаться без существенного дребезга;
-
Прост в изготовлении;
-
Практически неубиваемый (вспомните, когда вы последний раз меняли кнопку на своей куртке);
-
Его просто прикреплять и откреплять.
Где взять нужные кнопки?
Быстрое гугление в Яндексе показало, что можно купить именно медицинские версии ответных частей этих кнопок, которые, по сути, не отличаются от выбранных мной “бытовых”, но только в Китае и только большими партиями >100 штук. В таком количестве мне это добро не нужно – по крайней мере сейчас. Поэтому, я решил изготовить себе провода с кнопками самостоятельно.
В ближайшем магазине “Всё для кройки и шитья” были куплены блестящие НИКЕЛИРОВАННЫЕ кнопки. Стоит отметить, что “настоящие” кнопки тоже покрыты никелем. Первый раз всё покупалось по факту, по принципу: “туфелька для Золушки”. Так я и выяснил нужный типоразмер кнопок: 12,5 мм.
Сборка кнопки
Кнопки продаются в разобранном виде:
Следовательно, их нужно как-то собрать. В соседней мастерской по ремонту одежды мне любезно обжали все мои кнопки на станке, естественно, не бесплатно. “Не царское это дело – за каждую кнопку платить”, — подумал я. После непродолжительного поиска на маркетплейсах я нашёл то, что нужно.
За ~500 у.е. я приобрёл вот такой набор. Для нас в этом наборе важны две вещи: боёк и прямоугольная наковальня. На бойках выбиты номера. Для данного размера кнопок нужно использовать боёк №655.
Механизм обжима кажется простым, но нужно приноровиться, чтобы не гнуть тонкостенную втулку и обжимать ровно.
Если просто, то процесс обжимки состоит из двух этапов:
-
Вложить деталь с блестящей “крышкой” и втулкой в соответствующее место на наковальне – втулкой вверх. Сверху нужно положить деталь со сквозным отверстием и пружинным механизмом – теснением вверх;
-
Наставить нужный боёк на втулку полусферической частью строго вертикально (важный момент!) и, в несколько ударов молотком, увеличивая силу с каждым новым ударом, прижать втулкой вторую часть кнопки.
У меня стало нормально получаться после пятой испорченной кнопки.
Давайте посмотрим на результат обжимки.
Думаю, что, даже с моей подсказкой, разница незаметна.
Пайка
В конце остаётся только припаять провод к обжатой кнопке. Поскольку они покрыты никелем, паять их нужно активными флюсами. Я выбрал паяльную кислоту. Как я уже говорил, кислоту ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно нейтрализовать. Для этих целей я выбрал раствор соды в пропорции: 1 столовая ложка на 100 мл воды. После купания в растворе соды я дополнительно почистил готовые разъемы отмывкой для флюса и насухо вытер бумажными салфетками.
В разультате получились вот такие разъёмы:
Результатом очень доволен – разъёмы отлично выполняют свою функцию! В качестве доказательства, прикрепляю график ЭКГ, снятый с их помощью.
Буду рад, если вы нашли в этой статье что-то полезное для себя.
Автор: crispyreaper
