МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ БИОИМПЕДАНСА 

Печерская Екатерина Анатольевна, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой информационно-измерительной техники и метрологии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: pea1@list.ru
Антипенко Владимир Викторович, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: v.antipenko7@yandex.ru
Карпанин Олег Валентинович, старший преподаватель, кафедра нано- и микроэлектроники, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: karpanino@mail.ru
Антипенко Светлана Анатольевна, инженер, ПО «Электроприбор» (Россия, г. Пенза, проспект Победы, 69), E-mail: zarsveta5@gmail.com
Александров Владимир Сергеевич, студент, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: vsalexrus@gmail.com
Мельников Олег Андреевич, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: oleg-068@mail.ru 

621.37, 615.47.144 

DOI

10.21685/2307-5538-2020-3-9 

Актуальность и цели. На современном этапе развития персонифицированной медицины актуальной является задача создания автоматизированной системы измерения биомпеданса, обладающей гарантированной точностью, высоким быстродействием и возможностью обработки результатов измерений с помощью ЭВМ. Целью представленного исследования является повышение метрологических характеристик разработанной автоматизированной системы.
Материалы и методы. Представлено схемотехническое решение автоматизированного метода измерения биоимпеданса, позволяющего определить соотношение разных типов тканей в составе тела человека.
Результаты. Установлено, что погрешности измерения биоимпеданса возникают при регистрации тока, протекающего через систему параллельно-последовательных сопротивлений и емкостей, представляющих собой эквивалент электрической схемы человека. В результате метрологического анализа автоматизированной системы измерения биомпеданса достигнуто снижение основной относительной погрешности измерения до 0,1 %.
Выводы. Разработана модель в виде эквивалентной электрической схемы, согласно которой тело человека представляет собой паразитный конденсатор на высоких частотах, в котором одежда выступает диэлектриком, одной из обкладок является тело человека, а второй – земля. Проанализированы фазо-частотные характеристики указанной схемы, что позволило улучшить схемотехническую часть источника тока с целью минимизации влияния паразитной емкости объекта. 

Ключевые слова

биоимпеданс, погрешность измерения, автоматизированная измерительная система, фазо-частотная характеристика 

 Скачать статью в формате PDF

1. Леонов, С. Д. Измеритель биоимпеданса с определением активной и реактивной составляющих / С. Д. Леонов, С. А. Образцов, Ю. В. Троицкий // Медицинская техника. – 2011. – № 4 (268). – С. 15–18.
2. Антипенко, В. В. Основы биоимпедансного анализа для мониторинга клинического состояния заболеваний / В. В. Антипенко, Е. А. Печерская // Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы : сб. ст. по материалам VII Всерос. межвуз. науч.-практ. конф. – Пенза, 2020. – С. 221–224.
3. Грачев, А. Ю. Аппаратно-программный комплекс для автоматизированных измерений биоимпеданса / А. Ю. Грачев, О. В. Карпанин, Е. А. Печерская // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. – 2017. – № 1 (21). – С. 96–108.
4. Воробьева, Е. Ю. Факторы, влияющие на точность биоимпедансного анализа / Е. Ю. Воробьева, К. Ю. Крайнова, Е. А. Печерская, А. М. Бибарсова // Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы : сб. науч. ст. VI Всерос. межвуз. науч.-практ. конф. – Пенза, 2019. – С. 178–179.
5. Automated system for bioimpedance measuring / P. E. Golubkov, E. A. Pecherskaya, O. V. Karpanin, K. Y. Kraynova, D. V. Artamonov, Y. V. Shepeleva // International Conference of Young Specialists on Micro/Nanotechnologies and Electron Devices (EDM 2018, Novosibirsk) : proceedings. – Novosibirsk, 2018. – P. 641–644.
6. Development of an automated bioimpendance analyzer for monitoring the clinical condition and diagnosis of human body diseases / V. V. Antipenko, E. A. Pecherskaya, T. O. Zinchenko, D. V. Artamonov, K. Yu. Spitsina, A. V. Pecherskiy // JOP Conference Series: Metrological Support of Innovative Technologies. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall of the Russian Union of Scientific and Engineering Associations. – Krasnoyarsk, 2020. – С. 52075.