Measurement of permitivity of biological tissues from 300 MHZ to 3 GHz using an open-ended coaxial line

Autores/as

  • Fidel Gilart González Universidad de Oriente, Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado, Santiago de Cuba
  • Mario Bueno Miralles Centro Provincial de Electromedicina, Santiago de Cuba
  • Douglas Deas Yero Universidad de Oriente, Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado, Santiago de Cuba
  • Roberto Vázquez Somoza Universidad de Oriente, Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado, Santiago de Cuba

Palabras clave:

coaxial probe, complex permittivity measurement, vector reflection coefficient measurement

Resumen

A comparative numerical study of three probe types with the same radial dimensions, three probe models, and five reference materials is presented for six biological tissues: liver, muscle, kidney, heart, blood and fat. The Probe-Model-Reference (PMR) combinations that lead to the most accurate results of the permittivity at frequencies from 300 MHz to 3 GHz are investigated for a coaxial probe without flange, a coaxial probe with flange, and a coaxial probe open into a propagation circular wave guide. The probe models considered are capacitive model, antenna model, and virtual line model. The reference materials are distilled water, 0.02 M NaCl(aq) solution, ethanol, methanol and 0.5 M NaCl(aq) solution. The results corroborates that when measuring the RF permittivity of biological materials using an open-ended coaxial line the proper selection of the probe type, probe model and reference material is crucial if good accuracy of measurements is expected. The presented methodology could be useful not only for the design of experiments, but also for the development of improved coaxial probes.

Biografía del autor/a

Fidel Gilart González, Universidad de Oriente, Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado, Santiago de Cuba

Doctor en Ciencias Físicas (Universidad de Oriente, Cuba, 2007) y profesor Titular del Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado (CNEA) de Santiago de Cuba, con una experiencia de más de 30 años en la docencia en la Carrera de Física y como investigador en el campo del Electromagnetismo. Uno de los fundadores del grupo de investigación de Resonancia Magnética Nuclear (RMN) de la Universidad de Oriente que dio origen al actual Centro de Biofísica Médica y que desarrolló el primer tomógrafo cubano de RMN. Realizó varios trabajos de investigación en aplicaciones de la RMN en diferentes campos de la ciencia, que sirvieron para validar los primeros equipos de RMN construidos en Cuba. Ha diseñado y construido varias instalaciones experimentales para la caracterización magnética de materiales y la determinación de las propiedades dieléctricas de los tejidos biológicos. Ha participado en más de una quincena de proyectos de investigación científica, tres de ellos internacionales.

Mario Bueno Miralles, Centro Provincial de Electromedicina, Santiago de Cuba

Ingeniero Biomédico. Actualmente cursa la Maestría en Ingeniería Biomédica de la Universidad de Oriente. Sus intereses de investigación principales son los métodos de medición de la permitividad compleja.

Douglas Deas Yero, Universidad de Oriente, Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado, Santiago de Cuba

Máster en Ingeniería Electrica por la Universidad Federal de Santa Catarina. Profesor Auxiliar. Actualmente cursa el Doctorado en Ingeniería Biomédica de la Universidad de Oriente. Sus intereses de investigación principales son las aplicaciones médicas de la técnica de microondas, particularmente la Hipertermia.

Roberto Vázquez Somoza, Universidad de Oriente, Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado, Santiago de Cuba

Ingeniero en Telecomunicaciones. Investigador del Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado. Actualmente cursa la Maestría en Ingeniería Biomédica de la Universsidad de Oriente. Sus intereses de investigación principales son los efectos térmicos de los campos electromagnéticos de radiofrecuencia sobre los tejidos biológicos.

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Publicado

2019-02-15

Número

Sección

Artículos