طراحی یک فورسپس بیوامپدانس الکتریکی برای تعیین خواص الکتریکی بافت های درونی بدن

در این مقاله، ایده جدیدی برای طراحی سنسور بیوامپدانس الکتریکی مناسب و به شکل فورسپس نمونه­برداری برای اندازه­گیری خواص الکتریکی، یعنی رسانندگی و گذردهی  بافت­های داخلی بدن، پیشنهاد شده است. برای طراحی آن، ابتدا رابطه خواص الکتریکی بافت با جریان و ولتاژ در بافت گوه­شکل داخل دهانه فورسپس بیوامپدانس، با تعیین پاسخ معادله لاپلاس به روش منابع جریان تصویر، به دست آمد. سپس برای ارزیابی فورسپس بیوامپدانس طراحی­شده، مدل سازی به روش المان­ محدود و با استفاده از داده­های تجربی به دست آمده برای بافت­های مختلف توسط محققین،  انجام شد. نتایج مدل­سازی نشان داد که ولتاژ به دست­آمده برای تمام نقاط بافت داخل دهانه فورسپس بیوامپدانس در فرکانس­های مختلف ۵۰ هرتز تا ۵ مگاهرتز، با مقادیر به دست­آمده به روش تحلیلی مطابقت دارد. در ادامه برای بررسی تاثیر زاویه دهانه فورسپس، اندازه­گیری­ها به ازای زوایای مختلف دهانه فورسپس انجام شد و مشخص شد که هر چقدر زاویه دهانه کوچک­تر باشد، اندازه­گیری دقیق­تر خواهد بود. اندازه گیری ها با تغییر حجم و شکل بافت نیز انجام شدند و مشخص شد که فورسپس بیوامپدانس طراحی­شده، حساسیتی به تغییر حجم و شکل بافت نداشته و مقاوم است. برای تایید عملی، با ساخت آزمایشگاهی فورسپس بیوامپدانس و استفاده از امپدانس­آنالایزر، رسانندگی محلول سالین در پهنای باند فرکانسی ۵۰ کیلوهرتز تا ۱ مگاهرتز و در غلظت­های مختلف اندازه­گیری شد. برای بررسی صحت مقادیر اندازه­گیری شده، روش واندرپو پیاده­سازی شد و رسانندگی الکتریکی محلول سالین، دوباره با این روش اندازه­گیری شد. نتایج، نشان­دهنده صحت اندازه­گیری رسانندگی محلول سالین با فورسپس بیوامپدانس پیشنهادی بود. از ویژگی­های این فورسپس بیوامپدانس، می­توان به قابلیت اندازه­گیری غیرتهاجمی­ خواص الکتریکی بافت­های داخل بدن در مدت زمان کوتاه و ثابت نگه­داشتن بافت هنگام اندازه­گیری اشاره کرد.

کلیدواژه ها:

منابع جریان تصویر ، مدل گوه بافت ، فورسپس بیوامپدانس الکتریکی ، رسانندگی الکتریکی ، محلول سالین