Multichannel electrical impedance spectroscopy system / Desenvolvimento de um sistema de espectroscopia de impedância elétrica multicanal

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2009

RESUMO

O processo em Espectroscopia de Impedância Elétrica (EIE) para levantamento da impedância elétrica consiste na injeção de uma corrente CA de amplitude constante, ao longo de uma faixa de freqüência, através de dois eletrodos, na medição do potencial resultante e, então, no cálculo da impedância de transferência ZT. EIE é uma técnica usada na determinação de patologias em tecidos biológicos através da análise dos parâmetros elétricos equivalentes do tecido. Estes parâmetros são obtidos através da medição da impedância de transferência do material analisado. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema EIE multicanal, utilizado em sondas com até oito eletrodos, operando na faixa de freqüência de 500 Hz a 1 MHz. No circuito eletrônico do sistema foi desenvolvida uma fonte de corrente controlada por tensão e um sistema de multiplexação e demultiplexação. Através de uma placa de aquisição de dados, uma plataforma de controle foi desenvolvida em LabVIEW, dispondo de funções especiais para o cálculo da impedância complexa e dos parâmetros elétricos dos tecidos, para a calibração e o armazenamento dos dados. Também foi desenvolvida uma interface gráfica amigável para a manipulação dos dados e seleção dos canais de medição e apresentação dos sinais medidos em tempo real e no domínio da freqüência através do espectro da impedância ZT e das suas componentes: módulo e fase. Testes foram realizados no sistema utilizando cargas puramente resistivas. Os resultados mostraram que o sistema EIE responde de maneira não linear com a freqüência. Após o processo de compensação, obteve-se uma exatidão de 95% na faixa de 500 Hz a 1 MHz. Medições em phantoms (circuitos equivalentes elétricos de tecidos) foram feitas, mostrando que seus respectivos parâmetros podem ser calculados com uma exatidão média de 95%. Utilizando uma sonda de eletrodos, o sistema EIE+sonda foi calibrado através de soluções salinas com condutividades na faixa de 1,0 a 10,0 mS/cm. Os resultados mostraram uma exatidão de 98% no cálculo das condutividades até 200 kHz. Medições feitas em leite de vaca mostraram que é possível identificar o seu teor de gordura. Medições em cinco amostras diferentes de tecido bovino foram feitas e seus respectivos parâmetros elétricos foram calculados. De maneira geral, o sistema EIE multicanal desenvolvido apresentou desempenho satisfatório, embora capacitâncias parasitas nos circuitos, no cabo da sonda e na placa de aquisição prejudicaram sua exatidão nas altas freqüências. Pode-se concluir que é de fundamental importância o uso de técnicas de compensação e calibração para que medições em tecidos biológicos sejam possíveis com este equipamento.

ASSUNTO(S)

bioimpedância elétrica espectroscopia engenharia eletrica instrumentação virtual bioelectrical impedance spectroscopy virtual instrumentation

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