Biosignály elektrické povahy
Rev. 2019
• Biosignál je pojem označující fyzikální děj nesoucí informaci o
živém systému – reálně je zastoupen fyzikální veličinou o
určité hodnotě (závislé na prostoročasových souřadnicích)
• Během přenosu se můžou střídat různé nosiče
(reprezentované konkrétní fyz. veličinou), aniž by došlo ke
změně vlastního charakteru signálu, tj. signál nese stále tu
samou informaci
teplota odpor napětí/proud intenzita elmag. napětí/proud
Na+
K+
sodík
draslík
Dipólový moment
Impedance
Impedance je komplexní veličina popisující zdánlivý odpor prvku a fázový posun napětí
proti proudu při průchodu harmonického střídavého proudu dané frekvence
daným prvkem.
Impedance odporu: Z = R (R rezistance), Impedance cívky: Z = jω L ( Linduktance)
Impedance kondenzátoru: Z=1/jωC (kapacitance)
, kde ω = 2π f
Rezistence R (ohmický odpor)… reálná část impedance …definuje schopnost prvku
proud změnit… odpor prostředí
Reaktance – imaginární část impedance
Impedance
Z=1/jωC = 1/j 2πf C
f- fekvence, C- kapacita
Impedance
• Impedance lidské tkáně je určena jejími složkami
- různá hodnota odporu
- vlastnosti kapacit (buněčné membrány, buňky)
Tyto složky ovlivňují hodnoty procházejícího proudu při střídavém napětí
(zejména obsah intra a extracelulární vody). pro nízké frekvence pouze
významný vliv extracelulární vody (vedení proudu se vnitřní prostředí buněk
neúčastní)
díky tomu je možné pomocí bioimpedance (dvojice elektrod umístěných na
kůži, připojených ke zdroji střídavého napětí a analýzou procházejícího
proudu v čase)- tzv impedanční spektrum:závislost impedance na
frekvenciů- stanovit například množství tukové tkáně v organismu, množství
tekutin, (tkáňovou ischemii, ..., kvalitu masa...)
Impedance - aplikace
• Pomocí impedančního měření zle určit množství tukové tkáně (resp. množství
vody) v těle, stanovit homogenitu tkáně
• Využití rozdílného uplatnění kapacitní složky tukové tkáně (buněčné
membrány tukových buněk) v impedanční charakteristice
• Velice jednoduše řečeno, tuková tkáň znesnadňuje tok elektrického proudu,
který „lehčeji“ prochází extracelulárním prostředím a svalovou tkání
• Tento průchod proudu je charakterizován komplexním odporem (impedancí),
která je rozdílná, pro rozdílné frekvence střídavého budícího napětí
• Impedance je nízká v tkáni bohaté na intracelulární tekutiny a elektrolyty ale
vysoká v tukové tkáni. Impedance je úměrný objemu vody v organismu (TBW).
• Častou používanou frekvencí je 5 a 50 kHz, proudy v desítkách až stovkách μA
• Používané přístroje/techniky: Bioimpedance spectroscopy instruments, Multifrequency
instruments, Single-frequency instruments, Impedance tomography
Impedance
Cell membranes behave like “leaky”
capacitors, or a capacitor in series with a
resistor. Intra- and extracellular fluid behaves
as a normal resistor. At high frequencies, the
capacitors have low impedance and at low
frequencies, the high impedance of the cell
membrane causes current to flow through
the extracellular space
–Bioimpedance imaging: an overview of
potential clinical applications
Richard Bayford * and Andrew Tizzard, 2012
http://www.onkocet.onkocet.eu/userfiles/image/MEIK_BMcell.jpg
Impedance - aplikace
http://sine.ni.com/cms/images/casestudies/iiscff.jpeg?size
http://www.imaginis.com/files/media/transfer/img/tscan/probe.gif
Měření homogenity tkáně pomocí
impedančních map – možnost
detekce nádorů
I takto může vypadat
výsledek bioimpedančního
měření
Multi Frequency Segmental Body Composition Analyzer TANITA
Features:
Whole Body Composition Measurements:
P Weight P Body fat %
P Fat mass P Fat free mass
P Muscle mass P Total Body Water
P Extra Cellular Water P Intra Cellular Water
P ECW/TBW ratio P Body mass index
P Bone mass P Physique rating
P Visceral fat rating P Basal Metabolic Rate
P Muscle mass balance
Segmental readings for each leg, arm and trunk:
P Fat % P Fat mass P Fat rating
P Muscle mass P Muscle mass rating
P Reactance/resistance and phase angle
Specifications:
P Uses non-invasive 8 electrode
multi-frequency Bioelectrical Impedance Analysis
P Output to PictBridge printer, with an in-depth
assessment sheet
P Built-in SD card facility automatically collects data
P Max weight capacity:
600lb x 0.2lb / 270kg x 0.1kg
P USB & RS232 Connection
P Lightweight & easy to disassemble and transport
P Multi frequency: 5kHz, 50kHz, 250kHz
P 3 year warranty
The Tanita Body Composition Analyzer measures body
composition using a constant current source with a
high frequency current (50kHz, 90μA).
mobilní telefon - EKG
Kardia Alivecore
mobilní telefon - EMG
Muscle Channel SpikerBox
• Děkuji za pozornost