Modeling of human body tissues impedance components in frequency range

Abstract

Розглянуто результати математичного моделювання складових імпедансу багатоелементного двополюсника, яким подаються тканини організму людини. Результати аналізування відомих способів та їхньої реалізації за електричними моделями і досліджень різні. Зумовлено це тим, що для досліджень використовують різні електричні моделі, різні типи сенсорів, різні частотні діапазони, схеми під’єднання сенсора до вимірювального засобу тощо. У роботі досліджено залежності активних та реактивних складових імпедансу триелементної електричної схеми заміщення біологічного об’єкта від зміни параметрів приелектродного імпедансу. Встановлено, що значення активної та реактивної складових імпедансу майже не відрізняються за сталих значень опорів та різних значень ємності схеми об’єкта дослідження, а також параметрів приелектродного імпедансу. В разі зміни опорів значення активної та реактивної складових майже не залежать від частоти у частотному діапазоні від 10 кГц. Форми кривих при цьому також неістотно змінюються. Аналіз отриманих графічних залежностей реактивної складової від впливу параметрів приелектродного імпедансу показав, що криві набувають екстремальних значень. Реактивна складова набуває екстремального значення у діапазоні низьких частот (до 1 кГц), а частота, на якій складова набуває екстремального значення, залежить від параметрів приелектродного імпедансу. До частоти 1 кГц результат вимірювання безпосередньо залежить від вибраного типу електродів. Це можна використати для ідентифікації тканин біологічних об’єктів з урахуванням площі струмових електродів, їх форми та контактного опору, оскільки цим визначається приелектродний імпеданс. The dependence of the active and reactive impedance components of a three-element electrical circuit of substitution of a biological object on the change of the parameters of the electrode impedance is investigated. The results of mathematical modeling of the impedance components of a multielement two-pole representing the tissues of the human body are considered. Analyzing the known methods and their implementation by electrical models showed different research results. This is due to the fact that the research uses different electrical models, different types of sensors, different frequent ranges, circuits for connecting the sensor to the measuring instrument, etc. The measurement result can be used to identify the tissue of biological objects (taking into account the area of current electrodes, its shape and contact resistance, since these factors determine the electrode impedance). Key words: Reactive constituent; Impedance; Admittance; Equivalent electrical circuit. Ключові слова: реактивна складова; імпеданс; адмітанс; еквівалентне електричне коло.