ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ИМПУЛЬСНАЯ ФУРЬЕ-СПЕКТРОСКОПИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ

Суховольский В. Г., Прозоров С. П., Русских А. В.
Институт леса им. В.Н.Сукачева СО РАН, 660036 Красноярск, Академгородок
Электрические параметры биологических клеток и их мембран несут важную информацию о состоянии этих клеток. Так, патологические изменения в мембранах ведут к уменьшению сопротивления мембраны и изменению ее емкостных характеристик. Полную характеристику электрических свойств клеток и их мембран можно получить, построив зависимость проводимости и емкости от частоты. Однако процедура измерений, осуществляемая с помощью многочастотных мостов переменного тока и обработки данных измерений в этом случае весьма трудоемки и плохо автоматизируемы. Однако известно, что - прямоугольный импульс электрического тока амплитудой А и длительностью T. можно считать состоящим из большого числа синусоид различной частоты и амплитуды. Теоретически число таких синусоид бесконечно, но, чем выше их частота, тем меньше их амплитуда и тем меньший вклад высокочастотные синусоиды вносят в спектральное представление прямоугольного импульса. Это означает, что, подавая на объект измерений короткий прямоугольный импульс, фактически одновременно подают на этот объект большое число синусоидальных колебаний различных частот. Поданный импульс электрически поляризует объект измерений. После прекращения импульса электрические характеристики объекта за некоторое время (время релаксации) вернутся к первоначальному состоянию. Фактически кривая релаксации характеризует реакцию объекта измерений на одновременную подачу большого числа синусоидальных колебаний. Таким образом, вместо того, чтобы последовательного тестировать объект измерений электрическими синусоидальными колебаниями различных частот для определения его электрических характеристик, возможно, подав всего один короткий импульс тока и измерив кривую релаксации электрических свойств объекта измерений, получить ту же самую информацию об объекте измерений. Описанный метод измерения электрических характеристик различных объектов носит название фурье-спектроскопии или спектроскопии во временной области (time-domain spectroscopy) и широко используется в физике. Преимуществом фурье-спектроскопии является быстрота и возможность автоматизации процесса измерений. Авторами разработан портативный диэлектрический импульсный фурье-спектрометр для измерения в полевых условиях диэлектрических свойств древесных тканей. Масса диэлектрического спектрометра - около 2 кг. Габариты прибора - 50 х 20 х 7 см. Питание прибора осуществляется от шести сухих элементов 373. Один комплект батарей обеспечивает работу в течение месяца при 100-150 измерениях в день.