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 نمونه برداری برای اندازه گیری خواص الکتریکی، یعنی رسانندگی و گذردهی بافت های داخلی بدن، پیشنهاد شده است. برای طراحی آن، ابتدا رابطه خواص الکتریکی بافت با جریان و ولتاژ در بافت گوه شکل داخل دهانه فورسپس بیوامپدانس، با تعیین پاسخ معادله لاپلاس به روش منابع جریان تصویر، به دست آمد. سپس برای ارزیابی فورسپس بیوامپدانس طراحی شده، مدل سازی به روش المان محدود و با استفاده از داده های تجربی به دست آمده برای بافت های مختلف توسط محققین، انجام شد. نتایج مدل سازی نشان داد که ولتاژ به دست آمده برای تمام نقاط بافت داخل دهانه فورسپس بیوامپدانس در فرکانس های مختلف 50 هرتز تا 5 مگاهرتز، با مقادیر به دست آمده به روش تحلیلی مطابقت دارد. در ادامه برای بررسی تاثیر زاویه دهانه فورسپس، اندازه گیری ها به ازای زوایای مختلف دهانه فورسپس انجام شد و مشخص شد که هر چقدر زاویه دهانه کوچک تر باشد، اندازه گیری دقیق تر خواهد بود. اندازه گیری ها با تغییر حجم و شکل بافت نیز انجام شدند و مشخص شد که فورسپس بیوامپدانس طراحی شده، حساسیتی به تغییر حجم و شکل بافت نداشته و مقاوم است. برای تایید عملی، با ساخت آزمایشگاهی فورسپس بیوامپدانس و استفاده از امپدانس آنالایزر، رسانندگی محلول سالین در پهنای باند فرکانسی 50 کیلوهرتز تا 1 مگاهرتز و در غلظت های مختلف اندازه گیری شد. برای بررسی صحت مقادیر اندازه گیری شده، روش واندرپو پیاده سازی شد و رسانندگی الکتریکی محلول سالین، دوباره با این روش اندازه گیری شد. نتایج، نشان دهنده صحت اندازه گیری رسانندگی محلول سالین با فورسپس بیوامپدانس پیشنهادی بود. از ویژگی های این فورسپس بیوامپدانس، می توان به قابلیت اندازه گیری غیرتهاجمی خواص الکتریکی بافت های داخل بدن در مدت زمان کوتاه و ثابت نگه داشتن بافت هنگام اندازه گیری اشاره کرد.