3.2 Метод измерения биоимпеданса

Реальная и мнимая составляющие биоимпеданса рассчитываются как проекции вектора комплексного биоимпеданса на соответствующие оси. Метод вычисления предполагает определение реальной и мнимой составляющей напряжения на токовом резисторе и на их основе расчет разности фаз.

На рисунке 3.5 изображена упрощенная схема измерения. Токовый резистор Rподобран таким образом, чтобы на нем падало как можно меньшее напряжение.

Ток в образцовом резисторе Rравен току в биообъекте

86

Векторная диаграмма, поясняющая принцип вычисления импеданса, представлена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.5- Упрощенная схема измерения биоимпеданса для принятого метода

Рисунок 3.6 - Векторная диаграмма токов и напряжений в измерительной цепи

Для расчета реальной и мнимой составляющих биоимпеденса необходимо определить угол φ или проекцию векторана вектор. Для этого воспользуемся схемой синхронного детектирования, представленной на рисунке 3.7.

Учитывая, чтои руководствуясь

процедурами обработки сигнала, представленной на рисунке 3.7, получим

87

Рисунок 3.7- Схема синхронного детектора для определения проекции вектора напряжения на токовом резисторе на вектор напряжения, приложенного к биообъекту

После низкочастотной фильтрации (3.14) получаем

Угол φ находим из (3.14), если известноВеличину Ur_ re

получаем на выходе схемы (рисунок 3.7).

отсчеты на выходе умножителя схемы (рисунок 3.7), находим по отсчетам U_eo[і] ^{и u}rШ, снимаемых с соответствующих АЦП схемы (рисунок 3.5), согласно схемы детектирования, представленной на рисунке 3.7:

Процедура (3.16) реализуется программно.

Напряжения U_{r re}определяется также программно путем низкочастотной фильтрации (3.16) по формуле

где- отсчеты выходных напряжений АЦН в вольтах;

N- количество отсчетов на 10 периодах зондирующего тока.

Разность фаз определяем из (3.15).

Нерейдем теперь к расчету модуля комплексного импеданса.

Согласно закону Ома модуль комплексного сопротивления выражается следующей формулой:

гдеамплитуда напряжения на выходе ЦАН.

Нодставляя в (3.18) ток на резисторе Rиз (3.13), получим

Активная составляющая Z_reи реактивная составляющая Z_imопределяются путем умножения модуля комплексного биоимпеданса ∖Z∖на косинус и синус разности фаз, согласно (3.12) и (3.11).

Алгоритм реализации метода формирования пространства информативных признаков для интеллектуальных агентов по диагностике инсультов, основанный на биоимпедансных исследованиях в аномальных зонах электропроводности, представлен на рисунке 3.8.

В блоке 1 выбирается линейка исследуемых частот. На каждой из M выбранных частот в блоках 2-5 определяется импеданс биоматериала. В качестве входных данных используются значимые БАТ (используем N значимых БАТ) и значимые частоты (используем M значимых частот).

89

Рисунок 3.8 - Схема алгоритма формирования пространства информативных признаков на основе биоимпедансных исследований

Таким образом, выделяем N агентов нижнего уровня для каждого из которых формируется вектор информативных признаков, содержащий 2M компонент.

3.2