Ηλεκτρόδια απαγωγής βιοηλεκτρικών σημάτων

Abstract

Στο παρόν κεφάλαιο αναλύεται διεξοδικά η λειτουργία των ηλεκτροδίων, ως η βασική διεπαφή μεταξύ ηλεκτρικών φαινομένων του σώματος και ηλεκτρονικών διατάξεων απαγωγής και επεξεργασίας των δυναμικών που προκύπτουν από αυτά τα φαινόμενα. Για την εξήγηση των φαινομένων που συμβαίνουν στη διεπαφή, δίνονται βασικά στοιχεία ηλεκτροχημείας, σχετιζόμενα με τη λειτουργία μεταλλικών ηλεκτροδίων. Αναλύεται η έννοια του γαλβανικού στοιχείου ως αποτελούμενου από δύο ημιστοιχεία. Εξηγείται η έννοια του πρότυπου δυναμικού αναγωγής ηλεκτροδίου, του νόμου του Nernst και των περιορισμών που εμφανίζονται από τη χρήση ηλεκτροδίων σε βιολογικούς ιστούς. Δίνεται η κυκλωματική ανάλυση των φαινομένων πόλωσης των ηλεκτροδίων, των δυναμικών επαφής και η μοντελοποίηση των διεπαφών που εμπλέκονται σε επιδερμικές μετρήσεις. Επίσης παρουσιάζονται διάφορα χρησιμοποιούμενα σε βιομετρήσεις ηλεκτρόδια και αναφέρονται ζητήματα στα οποία χρειάζεται να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή κατά τη χρήση τους.

This chapter provides a detailed analysis of the function of electrodes as the fundamental interface between the body's electrical phenomena and the electronic devices that conduct and process the resulting potentials. To explain the phenomena occurring at the interface, basic principles of electrochemistry related to the operation of metallic electrodes are presented. The concept of the galvanic cell, composed of two half-cells, is analyzed. The chapter explains the concept of the standard electrode reduction potential, the Nernst equation, and the limitations encountered when using electrodes in biological tissues. A circuit analysis of electrode polarization phenomena, contact potentials, and modeling of the interfaces involved in surface measurements is provided. Additionally, various electrodes used in biometrics are presented, along with important considerations that require special attention during their use.