Electrode Impedance Tester XI-1

Danas je nabavljen mjerač impedancije XI-1 Electrode Impedance Tester, proizvod engleske tvrtke Oxford iz 1980-tih godina. Tvrtka Oxford Instruments osnovana je 1959. godine, a bavi se naprednim akademskim istraživanjima, inovacijama te proizvodnjom uređaja i opreme za različite primjene u modernoj industriji, medicini,  energetici, zaštiti okoliša, zdravlja i sigurnosti.

Mjerač impedancije elektroda XI-1 u osnovi služi kao pomoćni uređaj kod primjene razne elektromedicinske instrumentacije (poput ECG, EEG, EGG, EMG, EOG i sličnih mjernih, dijagnostičkih i terapeutskih aparata i instrumenata) i njime se provjerava kvaliteta električnog spoja (prianjanja) elektroda na kožu pacijenta kako bi se na kraju dobila točna mjerenja navedenim uređajima, odnosno kako bi sama mjerenja raznih slabih bioelektričnih signala ljudskog tijela sa površine kože bila moguća.

Svaki elektromedicinski uređaj ima propisane vrijednosti maksimalno dozvoljene impedancije elektroda ovisno o njegovim električnim karakteristikama. Prema skali našeg instrumenta, izmjenični otpor ili impedancija spoja elektroda treba biti manja od 5 kΩ i to je vrijednost koju podržava većina elektromedicinskih uređaja, no ona za pojedine elektrode, uređaje i mjerenja može biti i veća (do 30 kΩ). Naš instrument stoga ima skalu baždarenu za opseg cca 0-50 kΩ čime su pokrivene granične vrijednosti impedancija za praktično sva mjerenja. Neki elektromedicinski instrumenti imaju ugrađene vlastite krugove za kontrolu impedancije priključenih elektroda i ona se kontrolira kontinuirano tijekom čitavog mjerenja. U svakom slučaju, impedancija mjernih elektroda priključenih na pacijenta ključan je element za dobivanje ispravnih rezultata mjerenja.  

Elektrode elektromedicinskih uređaja koje se postavljaju na površinu kože uglavnom su u obliku metalnih pločica pa kad govorimo o impedanciji elektroda onda ovdje najveći dio čini spoj omske i kapacitivne komponente otpora. Kako bi se mogla mjeriti impedancija ili izmjenični otpor, mjerni strujni krug mora se napajati izmjeničnom strujom. Prema dostupnim podacima iz prospekata za moderne mjerače impedancija elektroda, nalazimo da najčešće koriste sinusni napon frekvencije 1 kHz, a veličina amplitude odabrana je tako da ukupna mjerna struja bude reda nekoliko desetaka nA do nekoliko desetaka µA (ovisno o samoj impedanciji), dok mjerno područje ovisno o modelu ide do 5 ili 10 MΩ. Ovdje treba uzeti u obzir da su podaci proizvođača o električnim karakteristikama uređaja obično vrlo šturi, a ako malo prolistamo znanstvene studije na tu temu nalazimo kako se koriste frekvencije i puno niže od 1 kHz. Mi smo na priključnicama mjerača impedancije Oxford XI-1 izmjerili pravokutni napon frekvencije 19 Hz i amplitude nešto manje od 500 mVpp. Testiranjem smo utvrdili da instrument pokazuje ispravne vrijednosti otpora u cijelom opsegu tako da možemo pretpostaviti da je taj mjerni napon ispravan. Za bilo kakvu daljnju analizu morali bi imati neke podatke o konkretnom uređaju ili ekspertno znanje s područja elektroda koje koriste elektromedicinski uređaji, a to svakako nadilazi naše mogućnosti.

S druge strane gledano, jasno je da mjerači impedancije rade vrlo slično kao i obični mjerači omskog otpora, s tom razlikom da se ovdje koriste izmjenični naponi. Čitav elektronički sklop mjerača Oxford XI-1 bazira se na integriranom krugu LM324 koji sadrži četiri operacijska pojačala (koriste se samo tri). S obzirom na upotrijebljene ostale elemente vrlo vjerojatno da se ovaj mjerač impedancije zasniva na diodno stabiliziranom oscilatoru sa Wienovim mostom, no za detaljniju analizu trebali bismo ipak iscrtati električnu shemu samog sklopa. Trimer potenciometar koji se uočava na pločici služi za kalibraciju kazaljke instrumenta (pokazivanje nule ili punog otklona kad su stezaljke kratko spojene), a četiri diode smještene ispod sklopke čine ispravljački most za mjerni instrument s pomičnim svitkom.

Ovime smo upoznali još jedan specifičan i nesvakidašnji mjerni instrument no koji se zapravo bazira na sasvim uobičajenim elektroničkim sklopovima i principima. Elektronika je odavno duboko prodrla u sve grane istraživanja, industrije i proizvodnje. Zahvaljujući toj svestranosti i nevjerojatno brzom razvoju novih elektroničkih i informatičkih tehnologija, jedan današnji elektroničar, ma kako strastven i predan bio, u svom životnom vijeku sasvim sigurno nikad se neće susreti s najvećim dijelom proizvoda elektroničke industrije. Pa ipak, sve te silne i nebrojene elektroničke uređaje današnjice i dalje uglavnom prate iste osnovne komponente koje su postojale i prije 50 godina, odnosno isti zakoni i principi koji su otkriveni još i puno ranije. Naravno da se najveća čar svega krije baš u detaljima i varijacijama tih osnovnih stvari ali barem ova sama činjenica neka nam bude nekakva utjeha za svu elektroniku koju nikad nećemo stići upoznati u svom životu 🙂