Содержание
Содержание
Введение…………………………………………………………………….4
1 Литературный обзор….……………………………………………..…..6
1.1 Теоретические сведения…………………………………….…………6
1.1.1 Требования к медицинским электродам……………………………6
1.1.2 Классификация медицинских электродов………………………….7
1.2 Структура и особенности контакта «электрод-кожа.. ………………8
1.3 Эквивалентная схема кожно- электродного контакта …………….11
1.4 Основные типы электродов и их классификация …………………11
1.4.1Электроды I рода….……………… ……………………………..13
1.4.2Электроды II рода ………..………………………………………13
1.4.3.Электроды III рода ………………………………………………..15
1.4.4Окислительно — восстановительные электроды………..……………16
1.4.5 Газовые электроды……………………. ……………………………….. 17
1.4.6 Амальгамные электроды…………….…………………………………20
1.4.7 Ионоселективные электроды………..…………………………….…20
1.5 Типы мембранных электродов……………………..…………………….21
15.1 .Электроды с твердой мембраной……….. …………………………..22
1.5.2 Электроды с жидкой мембраной …………………………………..23
1.6.Сенсибилизированные электроды ……..………………………………26
1.7.Характеристики ионоселективных электродов…. …………………..26
2.Экспереминтальная часть ……………….…………………………………29
2.1. Методы исследования………………… ………………………………….29
2.1.1.1Выбор рабочего электрода в инверсионной
вольтоамперометрии………………………………………………………………………….31
2.1.1.2.Выбор фонового электролита…………………………………….….33
2.1.1.3.Факторы,искажающие аналитический сигнал ..…………………35
2.1.2.Потенциометрический метод анализа………. ……………………….35
2.1.2.1.Измерение потенциала электрода………………… …………………35
2.1.3.Измерение характеристик медицинских квадратов……..………….38
3.Обсуждение результатов………………………………………..…………………42
3.1.Вольтамперический анализ содержания селена с использованием
золото-графитовых электродов ……………………………………………………42
3.2 Определение селена методом инверсионной
вольтамперометрии …………………………………………………………………………45
Заключение ……………………………………………….……………….53
Выводы…………………………………..……………………………….… 55
Список литературы …………………..……………………………….…56-60
Выдержка из текста
В настоящее время трудно представить современного врача, занимающегося диагностикой различных заболеваний и их лечением, не опирающегося на огромное число достижений таких наук, как радиоэлектроника, микроэлектроника, метроло-гия, материаловедение. И хотя датчики являются одной из самых медленно развивающихся областей медицинской электроники, да и всей электроники в целом, подавляющее большинство диагностических и терапевтических приборов и систем прямо или косвенно содержат множество самых разных преобразователей и электродов, без которых подчас немыслима работа этой системы.
Надёжность медицинской аппаратуры заключается в способности изделия не отказывать в работе в заданных условиях эксплуатации и сохранять свою работо-способность в течение определённого интервала времени. Главными параметрами являются: вероятность безотказной работы и интенсивность отказов.
Электроды–это проводники специальной формы, соединяющие измерительную цепь с биологической системой[1].Электроды используют в диагностике не только для съема электрического сигнала, но и для подведения внешнего электромагнитного воздействия, например, в реографии. В медицине электроды используют также для электромагнитного воздействия на биообъекты с целью лечения и при электростимуляции. К электродам предъявляются определенные требования: они должны быстро фиксироваться и сниматься, иметь высокую стабильность электрических параметров, быть прочными, не создавать помех, не раздражать биологическую ткань. Важной проблемой, относящейся к электродам для съема биоэлектрического сигнала, является минимизация потерь полезной информации, особенно на переходном сопротивлении электрод – кожа.В связи с этим очень важно изучение электродов, применяемых в медицине[1-5].
Наблюдая снятие ЭКГ или регистрацию других биоэлектрических потенциа-лов, можно прийти к выводу, что измерительные электроды представляют собой просто контакты или некоторые конечные точки проводов, при помощи которых снимаются напряжения с поверхности тела. Однако биоэлектрические потенциалы, генерируемые в организме, являются ионными потенциалами, порождаемыми ионными токами. Чтобы их можно было измерить обычными методами, ионные потенциалы следует преобразовать в электронные. Это стало возможным благодаря разработке современных стабильных, устойчивых к помехам измерительных приборов.
Теория электродов и основные принципы, определяющие их разработку и характеристики функционирования, являются необходимыми составными частями теории, объясняющей измерения биоэлектрических потенциалов. Такая же теория применима и к электродам, входящим в состав химических преобразователей, таких, например, которые используются при измерениях рН крови, электроды для анализа газового содержания крови[6-9].
В медицинской литературе очень мало внимания уделяется электродам, поэтому целью работы является систематизация современных научных данныхпо изучению электродов для медицинских измерений, овладение методическими прие-мами работы на электрохимическом оборудовании для проведения измерений концентрации ионов селена в природных водах и биологических средах с использо-ванием потенциометрического и вольтамперометрического методов анализа и графитового, ртутно-пленочного, золото-графитового электродов.
Для достижения вышеуказанной цели перед выполнением работы были поставлены ряд задач:
1. систематизировать научные сведения о классификации медицинских электродов и электродов, применяющихся для клинико-диагностических исследований;
2. получить практические навыки экспериментального измерения
водородного показателя с помощью pH-метра и подготовки электродов для проведения исследования;
3. изучить потенциометрический и вольтамперометрический метод анализа;
4. научиться определять концентрацию ионов селена в природных водах и биологических средах с использованием вольтамперометрического метода анализа с применением графитового, золото-графитового и ртутно-пленочного электродов.
Список использованной литературы
Список литературы
1. Теория и проектирование диагностической электронно-меди¬цинской аппаратуры: Учеб.пособие/ В.М. Ахутин и др.- Л.: ЛГУ, 2010. = 289 с.
2. Жуковский В.Д. Медицинские электронные системы. — М.: Медицина, 2005. –312с.
3. Бакалов В.П., Миррахимов М.М. Прикладные аспекты биотелеметрии. — Фрунзе: Илим, 2012. — 272 с.
4. ГОСТ 24878-81 (СТ СЭВ 2483-80). Электроды для съема биоэлектрических потенциалов. Термины и определения.- Введен о 01.07.81. – 13с.
5. ГОСТ 16286-84. Электроды вспомогательные промышленные. Общие технические условия.
6. ТУ 26-06.1496-78. Электрод хлорсеребряный выносной ЭХСВ-1.
7. МИ 1772-87. ГСИ. Электроды вспомогательные для потенциометрических измерений. Методика проверки.
8. ГОСТ 17792-72. Электрод сравнения хлорсеребряный насыщеный 2-го рода.
9.Орлов Ю. Н. О-66 Особенности выбора и применения биоэлектродов: учеб.пособие /Ю. Н. Орлов, С. П. Скворцов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. — 34, [2] с.:ил.
10.Ахутин В.М. Теория и проектирование диагностической электронно- медицинской аппаратуры. — Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1980. – 345 с.
11.Орлов Ю.Н. Электроды для измерения биоэлектрических потенциалов: учеб.пособие / под ред. С.И. Щукина. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. -224с.
12.Дмитриенко Т.Г. Теоретические вопросы электрохимии и электрохимичес-кие методы анализа в технологических целях: учебное пособие/Т.Г.Дмитриенко, А.А. Демидов. — Саратов: ИЦ «Наука», 2013. – 289 с.
13.Илясов JI.B. И 43 Биомедицинская измерительная техника: Учеб.пособие для вузов/Jl.В. Илясов. — М.: Высш. шк., 2007. — 342 е.: ил
14.Дворяшин Б.В., Скачков В.Л Измерительные преобразователи и электроды. – М. Изд-во МЭИ, 2000. – 120 с.
15. Осипович Л.А., Гуткин В.И. Медицинские измерительные преобразователи и электроды: Учеб.пособие. — СПб.: СЗПИ, 1997. -231 с.
16. Измерение электрических и неэлектрических величин. Уч. пос. для вузов. Под ред. Н.Н. Евтихиева. М. Энергоатомиздат, 1990. –352 с.
17. Орлов Ю.Н. Электрические измерения параметров биообъектов и биопроб. — М: МГТУ, 1989. – 256 с.
18. Орлов Ю.Н. Контактные электроды для биомедицинских измерений. Учебное пособие. — М: МВТУ им. Баумана, 1989. – 143 с.
19. Справочник по электротехническим материалам/Под ред.Ю.В.Корицкого, В.В.Пасынкова, Б.М.Тареева. – Т. 3-Л. Энергоатомиздат,1988. – 728 с.
20.Агамалян Э.Г. Приборы и методы измерения электрических величин.- М. Энергия, 1982. – 179 с.
21. Классен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измеритель-ной системе.- М., Постмаркет, 2000.- 352 с.
22. Современные методы биофизических исследований/Под ред. А.Б.Рубина. М: Высшая школа, 1988. – 297 с.
23. Орлов Ю.Н. Контактные электроды для биомедицинских измерений. Часть I. – М., МВТУ, 1988. – 123 с.
24. Афанасьев Ю.В. и др. Магнитометрические преобразователи, приборы, установки. – Л.: Энергия, 1972. – 190 с.
25. Слабая сверхпроводимость. Квантовые интерферометры и их применение./ Пор ред. Шварца Б.Б., Фонера С. – М.: Мир, 1980. – 249 с.
26. Орлов Ю.Н. Изучение фотоэлектрических измерительных преобразователей для биомедицинских устройств. – М. МВТУ, 2003. – 178 с.
27. Орлов Ю.Н. Изучение тепловых измерительных преобразователей для биомедицинских устройств. – М. МВТУ, 1983. – 328 с.
28. Орлов Ю.Н. Изучение методики рН-метрии и характеристик стеклянных электродов. – М. МВТУ, 1987. – 235 с.
29.Электрофизиологическая и фотометрическая медицинская техника/Под ред. Е. П. Попечителева, Н. А. Кореневского. — Москва: Высшая школа , 2002 .- 470с.
30. В. Х. Сабитов Медицинские инструменты.- М.: Медицина ,1985. – 133 с.
31.Будников Г. К., Евтюгин Г. А., Майстренко В. Н.Модифицированные электроды для вольтамперометрии в химии, биологии и медицине.-М.: Бином. Лаборатория знаний, 416с.
32. Физическая химия. Кн. 2. Электрохимия. Химическая кинетика и катализ: Учебник для вузов/ К.С. Краснов, Н.К. Воробьев, И.Н. Годиев и др. – М.: Высш.шк., 1995. – С. 4-10, 32- 44.
33. Сборник задач по электрохимии: Учебное пособие для вузов/ Н.А. Колпакова, Л.С. Анисимова, Н.А. Пикула и др. – М.: Высш. шк., 2003. – C. 10 -22, 32- 45.
34. Дмитриенко Т.Г. Электрохимическая кинетика и некоторые аспекты прикладной электрохимии: Краткий текст лекций. – Саратов: СВИРХБЗ, 2000. – C. 4-53.
35. Дмитриенко Т.Г. Халькоген содержащие органические полупроводники для преобразователей энергии и информации. Выбор вида, физико-химические свойства, способы и технология их получения/Т.Г. Дмитриенко. – Саратов: ИЦ «Наука», 2012. – 330 c.
36. Ионометрия в неорганическом анализе / Демина Л.А., Краснова Н.Б. и др. – М.: Химия, 1991. – 192 с.
37. Каплан Б.Я., Пац Р.Г., Салихджанова Р.М.-Ф. Вольтамперометрия переменного тока. – М.: Химия, 1985. – 264 с.
38. Брайнина Х.З., Нейман Е.Я., Слепушкин В.В. Инверсионные электроаналитичес-кие методы. – М.: Химия, 1988. – 240 с.
39. Гороховская В.И., Гороховский В.М. Практикум по электрохимическим методам анализа: Учеб.пособие для студентов вузов. – М.: Высшая школа, 1983. – 191 с.
40. Инверсионная вольтамперометрия. Методические указания и практическое руководство по физической химии. – Томск: ТПУ, 2002. – 61 с.
41. Салихджанова Р.М.-Ф., Гинзбург Г.Н. Полярографы и их эксплуатация в практическом анализе и исследованиях. – М.: Химия, 1988. – 160 с.
42. Hall, R.J. Determination of selenium in foods and other biological materials by fluorimetry/ R.J. Hall, P.J. Peterson// Environ. Carcinogens Selec.Meth.Anal. — 1986. — Vol. 8. – Р. 409-419.
43. Al Daher, I.M. 2-Mercaptobenzoic acid as a reagent for the direct potentiometric titration of selenium, tellurium, and zinc/ I.M. Al Daher, F.A. Fattah, K.A. Naim// Analyst. — 1990. — Vol. 115. – P. 645- 647.
44. Ekmekci, G. A new selenite selective membrane electrode and its application/ G. Ekmekci, G. Somer// Talanta. — 1999. — Vol. 49. – P. 83 — 89.
45. Ekmekci, G. Preparation and properties of solid state selenite ion selective electrodes and their applications/ G. Ekmekci, G. Somer// Talanta. — 1999. — Vol. 49. — P. 91 — 98.
46. Eslsson, H. Reductive stripping chronopotentiometry for selenium in biological materials with a flow system/ H. Eslsson, C. Haraldsson//Anal. Chim.Аcta. — 1987. — Vol. 198. – P.231
47. Frank A.S. Acid-base and Photochemical Reactions of Selenious Acid [текст]/ A.S.Frank, P.Zuman//Anal. Lett. – 1982. – V. 15, № 20. – P.1609-1619.
48. Riveros G. Electrochemical study concerning the deposition of copper on selenium covered gold electrodes[Текст]/G. Riveros, R.Henrýquez, R.Cordova//.J. Electroanal. Chem. — 2001.-V. 504.-P. 160 – 165.
49. Лясникова А.В. Биосовместимые материалы и покрытия нового поколения: особенности получения, наноструктурирование, исследование свойств, перспективы клинического применения[Текст]/А.В.Лясникова, Т.Г.Дмитриен-ко. — Саратов: ООО «Изд-во Научная книга», 2011. C.114-146.
50. Лясников В.Н. Материалы и покрытия в медицинской практике [Текст]/ В.Н.Лясников, А.В.Лясникова, Т.Г.Дмитриенко. -Саратов: ООО «Изд-во Научная книга», 2011. C. 155-171.
51. Дмитриенко Т.Г.Халькогенсодержащие органические полупроводники для преобразователей энергии и информации. Выбор вида, физико-химические свойства, способы и технология их получения [Текст]/Т.Г.Дмитриенко. – Саратов: ИЦ «Наука», 2012. –C.112-130.
52. Демидов А.А. Применение золото-графитового электрода в практике вольт-амперометрических методов анализа для определения ультрамикроколичеств селена в объектах окружающей среды[Текст]/А.А.Демидов, Т.Г.Дмитриенко// Cб. Трудов II Межд. конф. молодых ученых «Актуальные проблемы теории и практики электрохимических процессов». — 2014. –Т.2. – С.257-261.
53. Дмитриенко Т.Г. Электрохимические методы контроля содержания элемен-тарного селена и селенорганических соединений в природных объектах[Текст]/Т.Г. Дмитриенко, А.А. Демидов// Сб. материалов I Кавказского Международного экологического форума, Чеченская республика, Грозный, ЧГУ, 15-16 окт. 2013 г. – С. 44-50.
54. Брайнина Х.З., Нейман Е.Я. Твердофазные реакции в электроаналитической химии [Текст]/ Х.З. Брайнина, Е.Я. Нейман. — М.: Химия, 1982. — 264 с.
55. Adeloju S.B. Cathodic stripping potenciometric determination of selenium in biological and environmental materials on a combined electrode with a rotating sample platform [Текст]/ S.B. Adeloju, D. Jagner, L. Renman// Anal. Сhim. Acta. — 1997. -V.338. — P.199 207.
56. Mattsson G. Determination of selenium in freshwaters by cathodic stripping voltammetry after UV irradiation[Текст]/ G. Mattsson, L. Nyholm, A. Olin, U. Ornemark// Talanta/ — 1995. — V.42. — P.817-821.
57. Inam R. Determination of selenium in garlic by cathodic stripping voltam-metry[Текст]/ R. Inam, G.E. Somer//Food Chem. — 1999.- V.66. — P.381-385.