Návrh a realizace laboratorní úlohy pro měření bioimpedance

Kateřina Šebestová

Bachelor's thesis

The Design and Realisation of the Laboratory Task for Measuring of Bioimpedance

Abstract:

Cílem bakalářské práce je objasnění principu měření bioimpedance lidského těla a sestrojení laboratorní úlohy. Dále pak návrh a realizace přípravku pro měření bioimpedance. Ověření jeho funkčnosti s komerčně dostupným přístrojem. Bioimpedance se měří pomocí tetrapolarního zapojení elektrod. Přičemž jeden pár elektrod slouží k vedení konstantního proudu a druhý pár měří napětí na zvoleném modulu (tkáň nebo RC článek). Princip měření spočívá v tom, že po umístění organismu do elektrického pole, dochází k polarizaci nábojů na buňkách a k průchodu elektrického proudu. Každá buněčná struktura v tkáni vykazuje určitou elektrickou vlastnost. Frekvenčně závislá struktury jsou cytoplazmatické membrány. Přelomovou frekvencí je 50 kHz. Proud o nižší frekvenci prochází pouze extracelulární tekutinou, naopak frekvence nad 50 kHz umožňuje elektrickému proudu pronikat i do intracelulární tekutiny. Další vlastností tkáně je rozličná hodnota rezistivity. U lidského těla se pohybuje v rozmezí od 65 do 16600 [Ω∙cm].

Abstract:

The goal of this bachelor’s work was to explained the principle of bioimpedance measurement of the human body and elaborated a laboratory task including with the design and production works of the equipment for measuring of the bioimpedance. Verifying or compering of functions with a commercially available device. The Bioimpedance is measured using by a tetrapolar system electrodes, when one couple of electrodes is used to inject a constant electric current and the other couple of electrodes is for measuring electric voltage on one of chosen module (the human tissue or RC-component). The method of measuring consist in the fact that after placing or setting the human body in to an electric field, there is a polarization charge on the cells and the passage of electric current. Each of the cellular structure in the human tissue produce a specific electrical properties. Frequency-dependent structures are cytoplasmic membranes. The breakthrough frequency is 50 kHz. Electric current of lower frequency goes through of the extracellular fluid only, whereas frequency over then 50 kHz of electric current is enable to pierce into the intracellular fluid. Other characteristics of human tissue are differing values of resistivity. The resistivity of human bodies is from 65 to 16 600 [Ω∙cm].

Keywords

Impedance, bioimpedance, tetrapolární měření, bioimpedanční analýza (BIA), Howlandovo zapojení

Keywords

Impedance, bioimpedance, tetrapolar measure, bioelectric impedance analysis (BIA), Howland Current Pump

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 5. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 4. 6. 2013
• Supervisor: Michal Vožda
• Reader: Petra Podlipná

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta elektrotechniky a informatiky

Bachelor programme / field:
Elektrotechnika / Biomedicínský technik