bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2023-21-1-43-50bsuir-3563Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSРазработка электродов нового поколения для регистрации биоэлектрических потенциалов сердцаDevelopment of New Generation Electrodes for Registration of Heart Bioelectric PotentialsЛемешкоЕ. В.LemeshkoYe. V.

Лемешко Егор Владимирович, к. м. н., заведующий многопрофильной диагностической лабораторией 

220072, г. Минск, ул. Академическая, 28

+375 29 621-12-71

Lemeshko Yegor Vladimirovich, Cand. of Sci., Head of the Multidisciplinary Diagnostic Laboratory

220072, Minsk, Academicheskaya St., 28

+375 29 621-12-71

iflemeshko@gmail.comВасюкевичС. Н.VasukevichS. N.

научный сотрудник многопрофильной диагностической лаборатории

г. Минск

Researcher at the Multidisciplinary Diagnostic Laboratory

Minsk

ГубкинС. В.GoubkinS. V.

чл.-кор. НАН Беларуси, д. м. н., профессор, директор

г. Минск

Corr. Member of the National Academy of Sciences of Belarus, Dr. of Sci. (Med.), Professor, Director 

Minsk

Институт физиологии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Physiology of National Academy of Sciences of Belarus2023010320232114350Copyright © Лемешко Е.В., Васюкевич С.Н., Губкин С.В., 20232023Лемешко Е.В., Васюкевич С.Н., Губкин С.В.Lemeshko Y.V., Vasukevich S.N., Goubkin S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3563

При проведении электрофизиологических исследований для регистрации биоэлектрических сигналов используют электроды, от правильного выбора и применения которых зависят достоверность и диагностическая значимость получаемых данных. Регистрация электрокардиограммы является стандартной процедурой в медицине, но ее мониторинг часто ограничивается 24 часами. Происходит это из-за ограниченной производительности электродов. Свойства границы кожа/электрод определяют качество работы медицинского оборудования. Следовательно, условия поверхности и состав материала, из которого изготовлен электрод, должны соответствовать требованиям устройства регистрации электрокардиограммы. Важно реализовать быструю передачу полезного сигнала с малыми потерями и без артефактов. Современные электроды с применением Ag/AgCl имеют ограниченный срок службы, так как их обезвоживание и деградация поверхности приводят к образованию различных артефактов на записи электрокардиограммы. Альтернатива – сухие гибкие электроды, основой которых могут послужить углеродные материалы (восстановленный оксид графена либо алмазоподобное покрытие) на пластиковой (пленочной) подложке. Акцент современных исследований направлен на разработку сухих электродов, которые предоставили бы возможность проводить качественную долговременную регистрацию электрокардиосигналов без гелей и клеев.

When conducting electrophysiological studies, electrodes are used to register bioelectrical signals, the correct choice and use of which determine the reliability and diagnostic significance of the data obtained. Recording an electrocardiogram is a standard procedure in medicine, but its monitoring is often limited to 24 hours.

This is due to the limited performance of the electrodes. The properties of the skin/electrode interface determine the performance of medical equipment. Therefore, the surface conditions and the composition of the material from which the electrode is made should comply with the requirements of the electrocardiogram recording device. It is important to implement fast transmission of a useful signal with low losses and without artifacts. Modern electrodes using Ag/AgCl have a limited-service life, since their dehydration and surface degradation lead to the formation of various artifacts on the electrocardiogram record. Alternative – dry flexible electrodes. Such electrodes can be based on carbon materials (reduced graphene oxide or a diamond-like coating) on a plastic (film) substrate. The emphasis of modern research is aimed at carrying out work on the development of dry electrodes, which would provide an opportunity to carry out high-quality long-term registration of electrocardiosignals without gels and adhesives.

неинвазивный электродэлектрокардиографиясухой электродэпидермальная электроникагибридный мультимодальный электродносимое медицинское устройствоnon-invasive electrodeelectrocardiographydry electrodeepidermal electronicshybrid multimodal electrodewearable medical deviceАвторы статьи выражают искреннюю благодарность ведущему научному сотруднику лаборатории физиологии питания и спорта Института физиологии НАН Беларуси Эдуарду Степановичу Кашицкому за многолетний совместный труд на благо отечественной науки.The authors of the article express their sincere gratitude to the leading researcher of the Laboratory of Nutrition and Sports Physiology of the Institute of Physiology of NAS of Belarus, Edward Kashitsky for many years of joint work for the benefit of domestic science.ReferencesYu Y., Zhang J., Liu J. (2013) Biomedical Implementation of Liquid Metal Ink as Drawable ECG Electrode and Skin Circuit. Plos One. 8 (3). DOI: 10.1371/journal.pone.0058771.Yu Y., Zhang J., Liu J. (2013) Biomedical Implementation of Liquid Metal Ink as Drawable ECG Electrode and Skin Circuit. Plos One. 8 (3). DOI: 10.1371/journal.pone.0058771.Thakor N. V. (1999) Biopotentials and Electrophysiology Measurement. Boca Raton, CRC Press LLC.Thakor N. V. (1999) Biopotentials and Electrophysiology Measurement. Boca Raton, CRC Press LLC.Gruetzmann A., Hansen S., Müller J. (2007) Novel Dry Electrodes for ECG Monitoring. Physiological Measurement. 28 (11), 1375–1390. DOI: 10.1088/0967-3334/28/11/005.Gruetzmann A., Hansen S., Müller J. (2007) Novel Dry Electrodes for ECG Monitoring. Physiological Measurement. 28 (11), 1375–1390. DOI: 10.1088/0967-3334/28/11/005.Beutler Br. D., Lee R. A., Cohen Ph. R. (2016) Localized Cutaneous Argyria: Report of Two Patients and Literature Review. Dermatol Online J. 22 (11). DOI: 13030/qt4wm1j7pt.Beutler Br. D., Lee R. A., Cohen Ph. R. (2016) Localized Cutaneous Argyria: Report of Two Patients and Literature Review. Dermatol Online J. 22 (11). DOI: 13030/qt4wm1j7pt.Uter W., Werfel Th., White L. R., Johansen J. D. (2018) Contact Allergy: a Review of Current Problems from a Clinical Perspective. Int J. Environ Res Public Health. 15 (6), 1108. DOI: 10.3390/ijerph15061108.Uter W., Werfel Th., White L. R., Johansen J. D. (2018) Contact Allergy: a Review of Current Problems from a Clinical Perspective. Int J. Environ Res Public Health. 15 (6), 1108. DOI: 10.3390/ijerph15061108.Searle A., Kirkup L. (2000) A Direct Comparison of Wet, Dry and Insulating Bioelectric Recording Electrodes. Physiological Measurement. 21 (2), 271–283. DOI: 10.1088/0967-3334/21/2/307.Searle A., Kirkup L. (2000) A Direct Comparison of Wet, Dry and Insulating Bioelectric Recording Electrodes. Physiological Measurement. 21 (2), 271–283. DOI: 10.1088/0967-3334/21/2/307.Gatzke R. D., Miller H. A., Harrison D. C. (ed.) (1974) The Electrode: a Measurement Systems Viewpoint. Biomedical Electrode Technology. New York, Academic Press. 99–116.Gatzke R. D., Miller H. A., Harrison D. C. (ed.) (1974) The Electrode: a Measurement Systems Viewpoint. Biomedical Electrode Technology. New York, Academic Press. 99–116.Guo S., Lin R., Wang L., Lau S., Wang Q., Liu R. (2019) Low Melting Point Metal-based Flexible 3D Biomedical Microelectrode Array by Phase Transition Method. Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 99, 735–739. DOI: 10.1016/j.msec.2019.02.015.Guo S., Lin R., Wang L., Lau S., Wang Q., Liu R. (2019) Low Melting Point Metal-based Flexible 3D Biomedical Microelectrode Array by Phase Transition Method. Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 99, 735–739. DOI: 10.1016/j.msec.2019.02.015.Lee S. M., Byeon H. J., Kim B. H., Lee J., Jeong J. Y., Lee J. H., Moon J. H., Park C., Choi H., Lee S. H., Lee K. H. (2017) Flexible and Implantable Capacitive Microelectrode for Bio-potential Acquisition. BioChip J. (11), 153–163. DOI: 10.1007/s13206-017-1304-y.Lee S. M., Byeon H. J., Kim B. H., Lee J., Jeong J. Y., Lee J. H., Moon J. H., Park C., Choi H., Lee S. H., Lee K. H. (2017) Flexible and Implantable Capacitive Microelectrode for Bio-potential Acquisition. BioChip J. (11), 153–163. DOI: 10.1007/s13206-017-1304-y.Yongan Huang, Wentao Dong, Chen Zhu, Lin Xiao (2018) Electromechanical Design of Self-Similar Inspired Surface Electrodes for Human-Machine Interaction. Complexity. 1–14. DOI: 10.1155/2018/3016343.Yongan Huang, Wentao Dong, Chen Zhu, Lin Xiao (2018) Electromechanical Design of Self-Similar Inspired Surface Electrodes for Human-Machine Interaction. Complexity. 1–14. DOI: 10.1155/2018/3016343.Kim D. H., Lu N., Ma R., Kim Y. S., Kim R. H., Wang S., Wu J., Won S. M., Tao H., Islam A., Yu K. J., Kim T. I., Chowdhury R., Ying M., Xu L., Li M., Chung H. J., Keum H., McCormick M., Liu P., Zhang Y. W., Omenetto F. G., Huang Y., Coleman T., Rogers J. A. (2011) Epidermal Electronics. Science. 333 (6044), 838–843. DOI: 10.1126/science.1206157.Kim D. H., Lu N., Ma R., Kim Y. S., Kim R. H., Wang S., Wu J., Won S. M., Tao H., Islam A., Yu K. J., Kim T. I., Chowdhury R., Ying M., Xu L., Li M., Chung H. J., Keum H., McCormick M., Liu P., Zhang Y. W., Omenetto F. G., Huang Y., Coleman T., Rogers J. A. (2011) Epidermal Electronics. Science. 333 (6044), 838–843. DOI: 10.1126/science.1206157.Liu Y., Norton J. J., Qazi R., Zou Z., Ammann K. R., Liu H., Yan L., Tran P. L., Jang K. I., Lee J. W., Zhang D., Kilian K. A., Jung S. H., Bretl T., Xiao J., Slepian M. J., Huang Y., Jeong J. W., Rogers J. A. (2016) Epidermal Mechano-acoustic Sensing Electronics for Cardiovascular Diagnostics and Human-machine Interfaces. Science Advances. 2 (11). DOI: 10.1126/sciadv.1601185.Liu Y., Norton J. J., Qazi R., Zou Z., Ammann K. R., Liu H., Yan L., Tran P. L., Jang K. I., Lee J. W., Zhang D., Kilian K. A., Jung S. H., Bretl T., Xiao J., Slepian M. J., Huang Y., Jeong J. W., Rogers J. A. (2016) Epidermal Mechano-acoustic Sensing Electronics for Cardiovascular Diagnostics and Human-machine Interfaces. Science Advances. 2 (11). DOI: 10.1126/sciadv.1601185.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.