Застосування модифікованого хвилеводного сенсора для вивчення діелектричних характеристик еритроцитів пацієнтів з дисциркуляторною енцефалопатією до та після лікування

Анотація

В роботі описано метод КВЧ діелектрометрії, що використовується для вивчення діелектричних характеристик еритроцитів в області дисперсії вільної води. Даний метод засновано на вимірах комплексного коефіцієнта відбиття (ККВ) від короткозамкненої багатошарової структури (хвилеводного сенсора), що містить досліджуваний зразок. Вимірювання проводяться в одночастотному режимі на частоті 39,5 ГГц. В експерименті був використаний покращений за своїми точностними характеристиками хвилеводний сенсор. Задача знаходження комплексної діелектричної проникності (КДП) для даного типу сенсора вирішена вперше і реалізується шляхом вирішення прямої і зворотної задач електродинаміки з використанням чисельних методів. Для вирішення прямої задачі використовується метод кінцевих різниць в часовій області (FDTD), з використанням якого в результаті електродинамічного моделювання знаходиться вид функцій ККВ в залежності від КДП. Зворотню задачу реалізовано рішенням отриманої системи нелінійних рівнянь. Розроблений алгоритм дозволив здійснити процедуру калібрування модифікованого сенсора, що в свою чергу зробило можливим його використання при дослідженні діелектричних характеристик крові. В якості ілюстрації можливостей удосконаленого сенсора наведені результати вимірювання КДП еритроцитів крові пацієнтів з дисциркуляторною енцефалопатією до та після їх лікування. Виявлено достовірне збільшення абсолютних значень КДП, що свідчить про зміну стану води в клітинах внаслідок медикаментозного лікування. Даний результат демонструє можливість застосування КВЧ діелектрометрії в медико-біологічному експерименті і відкриває перспективи розвитку методу для моніторингу стану клітин крові пацієнтів в ході їх лікування.