Проект «Гибкие электроды для медицинского мониторинга»

Автор: Максутов Артур Альбертович

Организация: МБОУДО «Детский технопарк «Кванториум» – Дом пионеров»

Населенный пункт: Республика Татарстан, г. Альметьевск

Аннотация

Данная научная статья посвящена разработке и исследованию инновационных гибких электродов для медицинского мониторинга, созданных группой школьников из Абдрахмановской средней образовательной школы Альметьевского района Республики Татарстан. Руководил проектом педагог дополнительной образовательной программы «Робоквантум» Артур Альбертович Максутов. Электроды разработаны с использованием новейших наноматериалов и отличаются высоким уровнем чувствительности благодаря применению углеродных нанотрубок. Лабораторные испытания показали превосходные эксплуатационные характеристики, что свидетельствует о большом потенциале технологии для повышения точности диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.

Введение

Согласно Всемирной организации здравоохранения, ежегодно порядка 17 миллионов человек умирают от сердечно-сосудистых болезней. Одной из основных проблем традиционной диагностики являются жесткие электроды, использующиеся в холтеровском мониторинге, которые вызывают значительные искажения измерений ЭКГ вследствие ограниченной подвижности. Поэтому необходимость создания гибких датчиков очевидна.

Команда «Сердечко» под руководством педагога дополнительного образования Артура Альбертовича Максутова взяла на себя задачу разработать новые электроды, соответствующие государственным санитарно-гигиеническим стандартам (ГОСТ 25995-83). Основная цель проекта - повышение точности измерения кардиосигнала и упрощение условий эксплуатации устройства.

Методология и технология изготовления

Для достижения поставленной цели использовались современные наноматериалы, в частности углеволокно, насыщенное углеродными нанотрубками, получаемыми методом каталитического пиролиза. Полученный материал отличается повышенной чувствительностью и сниженным сопротивлением, что улучшает электрические свойства устройства.

Особенностью разработанной конструкции является также специальный биосиликоновый слой, содержащий добавки желатина, глицерина и электролитных соединений. Такой подход позволил обеспечить стабильный электрический контакт с кожным покровом пациента.

Опытные образцы подвергались многочисленным тестированиям, направленным на выбор оптимальной рецептуры для проводящей основы и проверку соответствия заданным характеристикам. Было проведено исследование влияния изменений химического состава на физические свойства покрытия.

 

Основные результаты эксперимента

Изготовленные электроды были испытаны в лабораторных условиях и показали хорошие результаты:

• Электрическое сопротивление варьировалось в пределах 12—16 кОм.
• Уровень электрической прочности превышал 30 Вольт.
• Возможна эксплуатация в течение более 24 часов непрерывно.

Использование углеродных нанотрубок обеспечило значительное снижение общего уровня сопротивления, что повысило информативность записываемого кардиосигнала.

 

Применение и дальнейшее развитие

Результатом проекта стал опытный образец лёгкого жилета с интегрированной системой датчиков и устройством обработки сигналов на основе микроконтроллера Arduino UNO. Такая конструкция даёт возможность пациентам самостоятельно выбирать оптимальное расположение электродов, что повышает удобство использования и снижает вероятность ошибок.

Дальнейшие планы включают сокращение размера аппарата и разработку специализированного мобильного приложения для хранения и анализа данных.

Заключение

Создание гибких электродов учащимися Альметьевска подтверждает значимость школьных образовательных проектов в развитии прикладных наук. Подобные инициативы способствуют формированию научно-технического сообщества и помогают молодым людям приобретать навыки междисциплинарного подхода к решению сложных инженерных задач.

 

Список литературы

1. 1.Российские стандарты и рекомендации по медицинскому оборудованию (ГОСТ 25995-83)
2. 2.Статья «Применение углеродных нанотрубок в медицинских устройствах» (автор: И.С. Петрова, журнал «Наука и жизнь», № 4, 2022)
3. 3.Исследование «Особенности проектирования медицинских приборов с применением наноматериалов» (авторы: Н.В. Сидоренко, Ю.П. Фомина, журнал «Медицинская техника», № 3, 2023)
4. 4.Учебник «Основы физиологии сердечно-сосудистой системы» (под ред. профессора А.Н. Краснова, Москва, издательство «Просвещение», 2021)
5. 5.Доклад «Современные тенденции развития электроники в здравоохранении» (Международная конференция IEEE EMBS, 2024)

Опубликовано: 25.11.2025