Messung und Analyse myoelektrischer Signale - Communications ...

2. Physiologische Grundlagen der myoelektrischen Signalerzeugung
tude des Aktionspotenzials. Dickere Fettschichten unter der Haut haben ebenfalls eine
höhere Impedanz und verstärken den schon vorhandenen Filtereffekt des Gewebes.
Die Impedanz des Gewebes kann nicht direkt aus biologischen Parametern berechnet
werden. Sie kann experimentell bestimmt werden, indem Gewebeproben zwischen zwei
Elektroden harmonisch angeregt werden und Strom- und Spannungsmesssungen durchgeführt
werden. Die komplexe Impedanz des Gewebes ergibt sich dann aus:
Z(ω) = |U(ω)|
|I(ω)|
· ejϕUI(w)
, (2.1)
wobei ϕUI der Phasenwinkel zwischen Strom und Spannung ist. Untersuchungen verschiedener
Gewebearten ergaben ein dominant kapazitives Impedanzverhalten [18]. Im
Wesentlichen ist die Impedanz von der elektrischen Leitfähigkeit σ und der dielektrischen
Permittivität ɛ des Gewebes abhängig. Die magnetische Permeabilitität µ speilt in biologischem
Gewebe hingegen keine signifikante Rolle und kann vernachlässigt werden, bzw.
falls notwendig mit der magnetischen Feldkonstante µ0 gleich gesetzt werden.
Ist die Messanordnung der Strom- und Spannungsmessung bekannt (Fläche der Messelektroden
A und Distanz zwischen den Elektroden d), lässt sich ein Zusammenhang
zwischen der Admittanz Y , der elektrischen Leitfähigkeit σ und der elektrischen Permittivität
ɛ herleiten
Wobei der Leitwert G durch
und die Kapazität C durch
Y (ω) = G + jωC . (2.2)
G = A
d
definiert sind. Die Admittanz ergibt sich dann folglich aus
bzw. die Impedanz aus dem Kehrwert des Ausdrucks.
· σ , (2.3)
C = A
d · ɛr ɛ0 , (2.4)
Y (ω) = A
d · (σ + jωɛrɛ0) , (2.5)
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