Электропроводный плавкий материал под электроды для регистрации биологических сигналов.
ELECTROCONDUCTIVE FUSIBLE MATERIAL FOR ELECTRODES FOR RECORDING BIOLOGICAL SIGNALS

Изобретение относится к электропроводным материалам, располагаемым под регистрирующие электроды для электрофизиологических медицинских исследований, в частности - для регистрации электроэнцефалограммы (ЭЭГ), электромиограммы (ЭМГ), электроокулограммы (ЭОГ), электрокардиограммы (ЭКГ), реоэнцефалограммы (РЭГ), холтеровского мониторирования, велоэргометрии, а также транскраниальной электростимуляции.
На сегодняшний день для электрофизиологических исследований (в основном ЭЭГ), между электродом и поверхностью тела человека, наносится контактный гель или паста, служащие проводником и фиксатором для электродов.
Известна паста токопроводящая для контактных с телом человека электродов медицинского оборудования, содержащая основу - глицерин медицинский, растворитель - воду дистиллированную, консервант и дезинфицирующее средство - спирт этиловый ректификат, наполнитель - аэросил, в качестве токопроводящего вещества содержит хлористый аммоний, компоненты берут в определенном количественном соотношении (RU 2 325 190, A61K 50/00, опубл. 27.05.2008 г.).
Известна электродная контактная композиция, имеющая высокую электропроводность, а также обладающая обезболивающим и противовоспалительным действием, стойкая к высыханию, снимающая сухость и раздражение кожи (RU 2301683, A61K 50/00, опубл. 27.06.2005 г).
Наиболее близкой разработкой по составу является адгезивный электропроводный гель на основе поливинилпирролидона, содержащий электролит (DE 202006017860 U1).
Недостатком подобных гелей (паст) является то, что их приходится наносить на кожу головы или на электроды непосредственно перед регистрацией электрофизиологических показателей, что не всегда удобно в «полевых условиях», например, при работе с профессиональными спортсменами, когда электроды нужно установить максимально быстро, что особенно актуально для таких видов спорта, как автоспорт. Кроме того, если гель или паста уже нанесены, шапочку с электродами становится проблематично сместить относительно головы для исправления положения электродов. Наконец, высокая вязкость некоторых гелей и паст ведет к их неравномерному распределению по поверхности электрода.
Задача, стоящая перед авторами, заключается в создании электропроводного материала, который имеет твердое агрегатное состояние при комнатной температуре и принимает гелеобразное состояние при температуре тела.
Задача решается путем разработки химического состава, позволяющего материалу переходить из твердого состояния в гелеобразное при температуре 32-37°C.
Сущность изобретения состоит в возможности регистрации ЭЭГ человека без  добавления под электроды геля или пасты благодаря применению заявляемого электропроводного материала, помещаемого на электроды, переходящего из твердого состояния в гелеобразное при температуре 32-37°C, состоящего из желатина пищевого, поливинилпирролидона, натрия хлорида, серебра азотнокислого, воды дистиллированной.
На чертеже показан регистрирующий электрод (1) с нанесенным электропроводным плавким материалом (2).
Состав материала при соотношении компонентов (мас. %):
желатин пищевой (2,4-49), выступает в качестве гелеобразователя (студнеобразователя);
поливинилпирролидон (0,24-15),  выступает в качестве регулятора вязкости и температуры плавления материала;
натрия хлорид (0,24-24),выступает в качестве электролита, обеспечивающего необходимую электропроводность материала;
серебро азотнокислое (0,00024-0,024), антибактериальная добавка, выступающая в качестве стабилизатора;
вода - остальное, выступает в качестве растворителя.
Способ приготовления материала
о
о
Емкость с водой помещают на предварительно разогретую плитку и нагревают воду до 70-80С. Нагретую воду переносят в емкость с желатином и поливинилпирролидоном, перемешивают суспензию до получения вязкого раствора. При остывании раствора, его разогревают до 50-60 С, после чего добавляют 0,2  раствора серебра азотнокислого, параллельно перемешивая. Потом добавляют 1,80 г натрия хлорида и перемешивают до полного растворения натрия хлорида.
о
Раствор при температуре 40-50 С, переливают, например, в сжимаемый контейнер, который помещают в холодильник и охлаждают до температуры 5-10°С, в результате чего происходит образование твердого студня. Полученный материал можно хранить в помещении при комнатной температуре.
Пример использования материала с электродной системой, включающей в себя электроды и текстильный шлем (используемый, например, в автогонках).
3
о
Контейнеры с материалом (2) помещают в емкость с водой температурой 50-60°С, что приводит к его быстрому расплавлению. Далее на токопроводящую часть электрода (1) с помощью механического дозатора наносят 0,2 см расплавленного электропроводного материала (2) и ждут его затвердевания. Электрод (1) с электропроводным материалом (2) (подкладкой) готов к использованию (фиг.). То же самое нужно сделать с остальными электродами (1), встроенными в текстильный шлем. Далее, текстильный шлем с электродами (1) с застывшим на них материалом (2) надевают на голову обследуемому. Электропроводный материал (2) (подкладка) имеет мягкую эластичную силиконоподобную структуру, которая при температуре 32-37 С становится гелеобразной. Таким образом, при контакте с кожей головы, материал (2) начинает плавиться, становясь гелеобразным. В таком состоянии материал протекает через волосы, распределяется по коже, долго не сохнет, обеспечивает хороший контакт электрода (1) с телом пациента и высокую электропроводность. После проведения исследования расплавленный материал (2) легко удаляется салфеткой или смывается водой.
Уникальность материала (2), заключающееся в изменении агрегатного состояния из твердого в гелеобразное и наоборот при изменении температуры, достигается с помощью совместного использования в указанной пропорции поливинилпирролидона и желатина пищевого.
Для использования подходят электроды (1) фирмы «Медицинские компьютерные системы» следующих моделей: MCScap-T, MCScap-NT, MCScap-NTH, MCScap-NTC.
Преимущества от использования разработанного материала
Материал не пачкает одежду ни в твердом, ни в гелеобразном состоянии, не вызывает аллергии, не портит электроды, водорастворим.
Материал позволяет подготовить текстильный шлем с электродами заранее, транспортировать систему к месту регистрации (например, на место спортивной деятельности спортсмена) и для установки электродов просто надеть текстильный шлем на голову обследуемому, не тратя время на нанесение геля или пасты, что важно, когда спортсмен имеет жесткий график и не может тратить много времени на установку датчиков и электродов. Кроме того, после установки текстильного шлема у исследователя есть время расположить его правильно в случае обнаружения неточностей в местоположении электродов на поверхности головы.
Таким образом, поставленная задача выполнена.