Поскольку уровень механического усилия, прикладываемого к измерительному электроду, существенно меняет электрическое сопротивление биоткани, при оценке электрических свойств необходимо поддерживать его неизменный уровень в процессе эксперимента.
Приведены результаты оценки влияния мощности диагностического тока на электрические свойства исследуемого участка. Полярность диагностического напряжения положительная, уровень прикладываемого к измерительному электроду механического усилия составляет порядка 50 г/мм2.
Как видно из результатов проведенных экспериментов, измеряемые значения электрического сопротивления биоткани зависят от уровня электрической мощности диагностического воздействия (рисунок 9):
- если уровень рассеиваемой мощности составляет 7 мкВт, то сопротивление биоткани изменяется в диапазоне от 80 до 130 кОм;
- если уровень рассеиваемой мощности составляет от 15 до 30 мкВт, то сопротивление биоткани изменяется в диапазоне от 55 до 100 кОм;
- если уровень рассеиваемой мощности составляет от 40 до 80 мкВт, то сопротивление биоткани изменяется в диапазоне от 72 до 132 кОм.
Рисунок 10 - Исследование влияния полярности напряжения на точечном электроде, на электрические свойства биоткани в зоне УВ37. 1, 3 участки — положительная полярность, 2-й участок - отрицательная полярность.
Установлено, что в различных локальных зонах, минимуму электрического сопротивления соответствуют различные значениях электрической мощности измерительного преобразователя. Уровни рассеиваемой мощности, при которых получаем минимальные значения сопротивления, находятся в диапазоне от 15 мкВт до 35 мкВт.
Проведена серия продолжительных экспериментов (3 минуты и более), в ходе которых менялась полярность напряжения на выходе ИГЗМ. Результаты одного из этих экспериментов представлены на рисунке 11. Уровень электрической мощности, рассеиваемой в процессе эксперимента, составлял около 15 мкВт. Уровень механического усилия, прикладываемого к измерительному электроду составляет порядка 50 г/мм .
Полярность определяется следующим образом. Если к точечному электроду, по отношению к индифферентному электроду, приложен положительный потенциал, то полярность положительная. Если к активному электроду, по отношению к пассивному электроду, приложен отрицательный потенциал, то полярность отрицательная.
На рисунке 10 приведен график зависимости сопротивления исследуемого участка от полярности напряжения на измерительном электроде. Исследования проводились в зоне УВ37. Для наглядности график разбит на три участка:
1) Первый участок — промежуток времени от 0 до 41 с. Потенциал точечного электрода положительный.
2) Второй участок — промежуток времени от 41 до 125 с. Потенциал точечного электрода отрицательный.
3) Третий участок - промежуток времени от 125 до 210 с. Потенциал точечного электрода положительный.
Первый участок характеризуется незначительными изменениями электрических параметров исследуемого участка. Значения сопротивления биоткани изменяются в диапазоне от 84 до 90 кОм. Приложенное напряжение имеет положительную полярность.
На втором участке, полярность приложенного напряжения отрицательная. Электрические параметры меняются в> значительной степени, что объясняется установлением нового равновесного состояния между биообъектом и измерительным преобразователем. Значение сопротивления- меняется от 43 до 65 кОм. При достижении; значения около 62 кОм, дальнейший рост сопротивления практически прекращается. ,
На третьем участке полярность приложенного напряжения положительная. Значение сопротивления меняется от 55 до 91 кОм. Причем рост сопротивления наблюдается приблизительно до значения г 87 кОм. Далее электрические параметры стабилизируются и остаются практически неизменными.
Из приведенных данных видно,, что полученные значения электрического сопротивления1 биоткани; при отрицательном 4 напряжении* приложенном к измерительному/ электроду, всегда, меньше, нежели- полученные в тех же точках, при прочих равных условиях, но г при- положительном напряжении. В данном эксперименте значения; сопротивления: в: установившемся режиме,, при положительной полярности составляют около 87 кОм,. а при отрицательной' полярности составляют около 62 кОм: Предположительно;, это объясняется тем, что количество положительно и отрицательно заряженных ионов около измерительных электродов, различно. Из данных, полученных в результате эксперимента, можно сделать вывод, что процент отрицательно заряженных ионов (например 804 V С1", СО " и др.), в данной локальной зоне, больший; по сравнению с положительно заряженными ионами; (например К+, Ыа+, Са2+, Мё2+).
Отмечено, что электрические свойства биоткани более стабильны при положительном напряжении, приложенном к измерительному электроду. Длительность установления равновесного состояния, при смене полярности напряжения, составляет порядка 40-70 с.
...
В результате проделанной работы проведено исследование информативности измерительной операции, при которой уровень мгновенной мощности, рассеиваемой в процессе измерения в исследуемом объекте, постоянен и не зависит от его параметров. Проведены количественные оценки влияния на электрические свойства биоткани таких параметров измерительного преобразователя, как: уровень механического нажатия точечным электродом; уровень мгновенной электрической мощности, рассеиваемой в объекте измерения; полярность прикладываемого к точечному электроду напряжения. Разработана структурная и функциональная схема ИИС, в которой реализован вольтамперометрический метод получения информации в определенном мощностном режиме. Разработаны, рассчитаны, смоделированы и смакетированы функциональные узлы, входящие в состав ИИС.
...
На основании проведенных исследований получены следующие основные результаты работы и сделаны выводы:
1. Наибольший объем информации о состоянии зон на кожном покрове можно получить с помощью электрических методов. В технических средствах, дающих информационный сигнал, должны обеспечиваться постоянство и определенность энергетического взаимодействия исследуемого объекта и измерительного преобразователя. »
2. Наиболее рациональный и экономически доступный подход к получению информации об электрических свойствах зон поверхности кожного покрова сводится к оценке составляющих мощности взаимодействия между исследуемым объектом и измерительным преобразователем.
3. Создана оригинальная измерительная система для оценки электрических параметров биоткани, обеспечивающая неизменное значение рассеиваемой в исследуемом объекте мгновенной электрической мощности.
4. Разработанная принципиальная схема функционального узла, обеспечивающего постоянство рассеиваемой в исследуемом объекте мгновенного значения электрической мощности, работоспособна, что подтвердилось при исследовании его макета.
Расхождение параметров полученных теоретически и при экспериментальных исследованиях макета не превышает 5%.
5. Погрешность поддержания заданного значения электрической мощности, рассеиваемой в исследуемом объекте, при изменении его электрического сопротивления в пределах от 50 кОм до 500 кОм, не превышает 10%.
Для обработки и передачи информации в ПЭВМ использован модуль Е-154, имеющий основную приведенную погрешность измерения напряжения не более ±1%.
6. Разработанная измерительная система»позволяет получать информацию* ' об электрических параметрах зон поверхности кожного покрова. Информационным параметром служит электрическое сопротивление локального участка биообъекта, которое оценивается при постоянстве мгновенного значения электрической мощности, рассеиваемой в объекте при оценке его состояния в конкретной зоне.
Экспериментальная оценка электрических параметров локальных зон на кожном покрове показала, что при электрических мощностях взаимодействия Р=8.110 мкВт электрическое сопротивление участка биоткани может меняться в зависимости от значения электрической мощности, рассеиваемой на исследуемом участке.
Установлено, что имеется экстремум мощности воздействующей на биообъект, при котором значение электрического сопротивления исследуемого участка минимально. Его значение различно для различных зон на поверхности кожного покрова и может находиться в диапазоне от 15 до 35 мкВт.