Elektroder

Våt gel eller pasta med elektrolyter

De mekaniska eller viskösa egenskaperna hos kontaktmediet är viktiga, och ofta är elektrolyten förtjockad av en gelsubstans eller innesluten i en svamp eller mjuka kläder.Kommersiella elektrokardiogramelektroder (EKG) levereras ofta som förgelade enheter för engångsbruk, och mediet kan innehålla konserveringsmedel för att öka lagringstiden, eller kvartspartiklar för att slipa på huden.

Generellt är den joniska rörligheten och därför konduktiviteten i en pasta med hög viskositet lägre än i en vätska.Våta elektrolyter med hög koncentration (>1%) penetrerar huden aktivt, med en tidskonstant som ofta anges vara i storleksordningen 10 minuter (Tregear, 1966; Almasi et al., 1970; McAdams et al., 1991b).Emellertid är processen inte exponentiell (eftersom diffusionsprocesser inte är det) och kan pågå i timmar och dagar (Grimnes, 1983a) (se figur 4.20).Penetrationen är starkare ju högre elektrolytkoncentrationen är, men också mer hudirriterande.NaCl tolereras bättre av mänsklig hud i hög koncentration än de flesta andra elektrolyter.Figur 7.5 visar elektrolytens penetration in i huden de första 4 timmarna efter elektrodstart i huden.Impedans vid 1 Hz domineras av stratum corneums elektrolytinnehåll, med mindre än 1 % bidrag från elektrodens egen polariserande impedans med liten signal.Om svettkanaler är fyllda eller nyligen har fyllts, shuntar ledningarnas konduktans den höga impedansen hos det torra hornlagret.

Konduktiviteten σ för några ofta använda kontaktkrämer/pastor är: Redux creme (Hewlett Packard) 10,6 S/m, Electrode Creme (Grass) 3,3 S/m, Beckman-Offner-pasta 17 S/m, NASA Flight-pasta 7,7 S/m och NASA-elektrodkräm 1,2 S/m.NASA flygpasta innehåller 9 % NaCl, 3 % kaliumklorid (KCl) och 3 % kalciumklorid (CaCl), totalt 15 % (i vikt) elektrolyter.Tjock elektroencefalogrampasta (EEG) kan innehålla så mycket som 45 % KCl.

Som jämförelse har 0,9% NaCl (i vikt) fysiologisk saltlösning en konduktivitet av 1,4 S/m;de flesta geler är därför starka elektrolyter.Havsvatten innehåller cirka 3,5 % salter, och Döda havet innehåller >25 % salter med en sammansättning av 50 % MgCl2, 30 % NaCl, 14 % CaCl2 och 6 % KCl.Det är helt annorlunda än havsvattensalt (NaCl 97% av den totala salthalten).Döda havet kallas "dött" eftersom dess höga salthalt hindrar växter och fiskar från att leva där.

Erfarenhet har visat att ju starkare gelen är desto snabbare penetrerar huden och svettkanalerna.Men hudreaktioner som hudirritation och rodnad är också snabbare.För en snabb EKG-undersökning kan starkare geler användas;för övervakning under dagar måste kontaktgelen vara svag.De flesta uppskattar timmars bad i havsvatten, så en salthalt på 3,5 % borde i många fall vara acceptabel.

För elektrodermal aktivitet (kapitel 10.3) måste en kontaktvåt gel ha en låg salthalt för att säkerställa snabb tömning av kanalerna.