طراحی یک فورسپس بیوامپدانس الکتریکی برای تعیین خواص الکتریکی بافت‌های درونی بدن

Abstract

<span lang="FA">در این مقاله، ایدة 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 رابطة خواص الکتریکی بافت با جریان و ولتاژ در بافت گوه­شکل داخل دهانة فورسپس بیوامپدانس، با تعیین پاسخ معادلة لاپلاس به روش منابع جریان تصویر، به‌دست آمد. سپس برای ارزیابی فورسپس بیوامپدانس طراحی­شده، مدل‌سازی به روش المان­ محدود و با استفاده از داده­های تجربی به‌دست آمده برای بافت­های مختلف توسط محققین، انجام شد. نتایج مدل­سازی نشان داد که ولتاژ به‌دست­آمده برای تمام نقاط بافت داخل دهانة فورسپس بیوامپدانس در فرکانس­های مختلف 50 هرتز تا 5 مگاهرتز، با مقادیر به‌دست­آمده به روش تحلیلی مطابقت دارد. در ادامه برای بررسی تأثیر زاویة دهانة فورسپس، اندازه­گیری­ها به‌ازای زوایای مختلف دهانة فورسپس انجام شد و مشخص شد که هر چقدر زاویة دهانه کوچک­تر باشد، اندازه­گیری دقیق­تر خواهد بود. اندازه‌گیری‌ها 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 تأیید عملی، با ساخت آزمایشگاهی فورسپس بیوامپدانس و استفاده از امپدانس­آنالایزر، رسانندگی محلول سالین در پهنای باند فرکانسی 50 کیلوهرتز تا 1 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، نشان­دهندة 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.</span>