Uniwersytet Medyczny
Wydział wojskowo  lekarski
Zakład fizjologii człowieka i biofizyki
Laboratorium z biofizyki
Ćwiczenie E3 Pomiary wybranych parametrów elektrycznych
skóry.
Grupa II
Zespół Z7
Michał Głowacki
1 Przygotowano: http://wojsk-lek.org
Część teoretyczna:
1. Impedancja elektryczna komórek i tkanek
Przy przepływie prądu zmiennego przez żywe tkanki i komórki uwidacznia się oprócz oporu
rzeczywistego (omowego) również, w pewnych zakresach częstotliwości, ich charakter
reaktancyjny (pojemnościowy). Obie składowe są funkcjami częstotliwości prądu
elektrycznego.
2. Dielektryki
Dielektryk, izolator elektryczny, substancja materialna praktycznie nie posiadajÄ…ca
swobodnych nośników prądu elektrycznego. W dielektryku o własnościach elektrycznych
ciała decydują ładunki związane.
W dielektryku zewnętrzne pole elektryczne E powoduje polaryzację, tj. nieznaczne
przesunięcie ładunków ujemnych względem dodatnich, co prowadzi do powstania momentu
dipolowego każdego elementu objętości dielektryka.
3. Hematokryt a rezystywność komórki
Hematokryt (Ht) to stosunek objętości składników morfotycznych do całkowitej objętości
pełnej krwi. W układzie SI wielkość tę wyrażamy w l/l. Prąd stały oraz prąd o niskiej
częstotliwości (f) płynie tylko przez osocze, natomiast omija krwinki czerwone, ze względu
na ich duży opór omowy i duży opór pojemnościowy. Dopiero przy dużych
częstotliwościach prąd zaczyna płynąć również przez krwinki. Opór właściwy krwi zależy od
od liczby erytrocytów, a dokładniej hematokrytu.
4. Elektryczny model zastępczy tkanki
Przy małych wartościach f za opór całkowity odpowiada R2. Przy wyższych f opór zastępczy
będzie miał wpływ również R1 i C.
5. Budowa i funkcje skóry
w.rogowa
w. jasna
w. ziarnista
w. kolczysta
w. podstawna
2 Przygotowano: http://wojsk-lek.org
Skóra ludzka składa się z dwóch warstw podstawowych i naskórków (ok. 300um) i skóry
właściwej (ok. 4mm). W naskórku wyróżnia się 5 kolejnych warstw: rogową, jasną, ziarnistą,
kolczystą(rozrodczą), podstawową. Skóra właściwa leży pod naskórkiem zbudowana jest z
warstwy brodawkowej oraz siateczkowej. Bezpośrednio pod skórą znajduje się tkanka
podskórna. Skóra bierze udział w termoregulacji, w wydalaniu (pot), gospodarce wodnej oraz
w wytwarzaniu ciał obronnych w organizmie. W skórze znajduje się szereg receptorów
(dotyku, ciepła, zimna, bólu) dostarczających informacji o otoczeniu. Warstwa rogowa
(grubość 20-30um) stanowi barierę uniemożliwiającą utratę wody przez skórę, co pozwala
żyć człowiekowi nawet w bardzo suchym otoczeniu. Stopień hydracji skóry (tzn. jej
uwodnienia) istotnie wpływa na jej elastyczność oraz funkcjonalność w procesach obronnych
organizmu. Stopień hydracji można ocenić poprzez badanie właściwości elektrycznych.
6. Wykres kołowy impedancji (Cole`a  Cole`a):
X
fg fd R
7. Zastosowanie pomiarów elektrycznych skóry:
a. Kardiografia impedancyjna
b. Kontrola ukrwienia kończyn dolnych
c. Impedancyjna metoda kontroli procesu gojenia siÄ™ ran chirurgicznych
8. Ocena aktywności gruczołów ekrynowych
i
3 Przygotowano: http://wojsk-lek.org
Część praktyczna:
Częstotliwość
Impedancja Z [&!] KÄ…t [Õ] radiany R [&!] X [&!]
L.p [kHz]
1 0,01 640 -3 -0,05236 639,1229 -33,495
2 0,1 639 -4 -0,069813 637,4434 -44,5744
3 0,2 638 -1 -0,017453 637,9028 -11,1346
4 0,5 630 -4 -0,069813 628,4654 -43,9466
5 0,8 620 -7 -0,122173 615,3786 -75,559
6 1 610 -9 -0,15708 602,4899 -95,425
7 2 550 -20 -0,349066 516,8309 -188,111
8 5 570 -26 -0,453786 512,3126 -249,872
9 8 290 -30 -0,523599 251,1474 -145
10 10 251 -37 -0,645772 200,4575 -151,056
11 20 173 -28 -0,488692 152,7499 -81,2186
12 50 150 -12 -0,20944 146,7221 -31,1868
13 100 130 -0,5 -0,008727 129,995 -1,13445
R  część rzeczywista impedancji Z R=Z cos Õ
X  część reaktancyjna impedancji Z X=Z sin Õ
Wnioski:
Po analizie wyników i przedstawienia ich w formie wykresu widać, badany model skóry daje
obraz impedancji, taki jak skóra ludzka. Krzywa impedancji kołowej przedstawiona w części
teoretycznej ma swoje odzwierciedlenie w wykresie 2. Wykres 1 również zgadza się z teorią. Na
podstawie wykresów widać charakterystykę właściwości elektrycznych skóry, które będąc
osobniczo zmienne służą do badania np. uwodnienia skóry.
4 Przygotowano: http://wojsk-lek.org
Zależność impendancji od częstotliwości
1000
800
600
400
200
0
-200
-400
0 20 40 60 80 100 120
częstotliwość [kHz]
zależność cz. Rzeczywistej impendacji Z od częstotliwości
zależność cz. Reakcyjnej impendacji Z od częstotliwości
5
&!
impendacja [
]
Zależność impedancji reaktancyjne od rzeczywistej
0 100 200 300 400 500 600 700
0
-50
-100
-150
-200
-250
-300
Impedancja [ ]
&!
zależność impendacji rzeczywistej od reakcyjnej
6
&!
Impedancja [
]