Estudio de las propiedades dieléctricas de los tejidos: una aproximación mediante modelado computacional y experimentación

Abstract

El estudio de las propiedades dieléctricas de los tejidos biológicos es un canal de investigación muy en auge debido al continuo desarrollo de diversos dispositivos biomédicos, los cuales se favorecen del conocimiento de dichas propiedades dieléctricas. También se estudian estas propiedades por la necesidad del conocimiento de este campo, pues aun se desconoce cuales son los mecanismos de conducción del cuerpo humano. Por ello, este trabajo se centra en dar una solución a estos aspectos, mediante modulado computacional y experimental. Se parte en principio de una extensa revisión bibliográfica de los estudios que se han llevado a cabo hasta la fecha. Se estudian los diversos métodos existentes que se han empleado hasta el momento, mostrando especial interés por aquellos estudios que arrojaban datos de un gran rango de materiales dieléctricos. Tras la caracterización de las diferentes técnicas se pasa a la elección del método que mejor se adapte a nuestras características de medición. En este trabajo se eligen dos métodos de medida con el fin de corroborar los datos que se obtengan con uno y con otro. Una vez elegidos los métodos de medición se proponen dos modelos computacionales de elementos finitos. Estos modelos se realizan con el fin de caracterizar la geometría y los valores de los parámetros de funcionamiento óptimos. Con esta caracterización computacional se llevan a cabo ambos modelos experimentales, siguiendo en la medida de lo posible el modelado computacional. Finalmente se presentan los resultados de los modelos computacionales y de los modelos experimentales. Así mismo, como los modelos experimentales no se pueden basar completamente en los computacionales, se realiza también un modelo de elementos finitos para cada método que sea similar a los montajes experimentales desarrollados. Por lo tanto, para esto modelos de elementos finitos también se muestran los datos y se comparan con los datos que se extraen de los montajes experimentales, con el fin de arrojar unas conclusiones visuales y fácilmente reconocibles.

The study of the dielectric properties of biological tissues is a very important research channel due to the continuous development of several biomedical devices, which favor the knowledge of these dielectric properties. These properties are also studied because of the need for knowledge of this field, because it is still unknown what are the mechanisms of conduction of the human body. Therefore, this work focuses on solving these aspects, using computational and experimental modulation. It starts from an extensive bibliographical review of the studies that have been carried out to date. We study the various existing methods that have been employed so far, showing special interest in studies that yield data from a large range of dielectric materials. After the characterization of the different techniques is passed to the choice of the method that best suits our measurement characteristics. In this paper two methods of measurement are chosen in order to corroborate the data obtained with one and another. Once the measurement methods are chosen, two computational models of finite elements are proposed. These models are made in order to characterize the geometry and the values fo the optimal operating parameters. With this computational characterization both experimetnal models are carried out, following as far as possible the computational modeling. Finally, the results of the computational models and the experimental models are presented. Alse, since the experimental models can not be completely based on the computational ones, a finite element model is also made for each method that is similar to the experimental assemblies developed. Therefore, for this finite element models are also shown the data and are compared with the data that are extracted from the experimental assemblies, in order to throw some visual and easily recognizable conclusions.