Determination of the impedance of the guinea pig skin

Abstract

The impedance of guinea-pig skin has been studied using anin vitro method which consists of placing the recording chamber containing a strip of guinea-pig skin in the feedback branch of a closed-loop amplifier having an adjustable resistor in its input circuit. The chamber consists of two cylinders filled with a circulating Krebs solution at 37°C and two platinum electrodes facing one another inside the cylinders. At a given frequency, the series resistor is adjusted to obtain a gain of unity between input and output sinewave voltages (gain=10). The value of the series resistor is then equal to the modulus of the impedance in the feedback loop and its argument is calculated by a phase/amplitude convertor on the basis of the input and output phase shift. The impedance measurement is made separately for the recording chamber and the whole system in which the tissue is inserted. Substracting vectorially both values obtained enables the impedance of the tissue itself to be deduced. This procedure is repeated over a wide frequency band and the resulting values are represented on a Bode diagram of phase and amplitude. The Bode diagram shows the variations of the electrical characteristics of the tissues as the frequency varies, and indicates nonlinear filtering especially for low-frequency values (10⁻² Hz).

Sommaire

On a étudié l'impédance de la peau du cobaye par une méthodein vitro consistant à placer la chambre d'enregistrement contenant une bande de peau de cobaye dans la branche rétroactive d'un amplificateur à circuit fermé comprenant une résistance ajustable dans son circuit d'arrivée. La chambre consiste de deux cylindres remplis d'une solution circulante de Krebs à 37°C et de deux électrodes en platine disposées face à face à l'intérieur des cylindres. A une fréquence déterminée, la résistance en série est ajustée afin d'obtenir un gain unitaire entre les voltages d'onde sinusoïdale d'entrée et de sortie (gain=10). La valeur de la résistance en série est alors égale au module d'impédance dans la boucle rétroactive et son argument est calculé par un convecteur phase amplitude à base du déplacement de phase entre l'entrée et la sortie. La mesure de l'impédance est accomplie séparément pour la chambre d'enregistrement et la totalité du système dans lequel le tissue est incorporé. La soustraction vectorielle des deux valeurs obtenues permet de déduire l'impédance elle même des tissus. Ce procédé est répété sur une gamme étendue de fréquences et les valeurs résultantes sont représentées sur une figure de Bode des phases et amplitudes. La figure de Bode montre les variations des caractéristiques électriques des tissus pendant que la fréquence change, et indique le filtrage non linéaire, spécialement pour les valeurs des basses fréquences (10⁻² Hz).

Zusammenfassung

Die Impedanz der Meerschweinchenhaut wurdein vitro untersucht. Hierbei wird die Registrierkammer mit einem Streifen Meerschweinchenhaut in die Rückkoppelungsleitung eines Verstärkers mit geschlossenem Regelkreis gesetzt, der einen verstellbaren Widerstand in der Eingangsschaltung hat. Die Kammer besteht aus zwei Zylindern, die mit zirkulierender Krebslösung von 37°C gefüllt sind, und aus zwei Platinelektroden, die sich in den Zylindern gegenüberliegen. Bei einer bestimmten Frequenz wird der in Serie geschaltete Widerstand so eingestellt, daß sich eine Einheitsverstärkung zwischen den Eingangs- und Ausgangssinuswellen-Spannungen ergibt (Verstärkung=10). Der Wert dieses in Serie geschalteten Widerstandes entspricht dem Impedanzmodul im rückgekoppelten Regelkreis, und sein Beweis wird durch einen Phasenamplituden-Wandler aufgrund der Eingangs- und Ausgangsphasenverschiebung errechnet. Die Impedanzmessung erfolgt getrennt für die Registrierkammer und das ganze System, in das das Gewebe eingesetzt ist. Wenn man beide erhaltenen Werte vektoriell abzieht, läßt sich die Impedanz des Gewebes selbst ableiten. Dieses Verfahren wird über ein breites Frequenzband wiederholt. Die sich ergebenden Werte werden in einem Bode-Diagramm für Phase und Amplitude dargestellt. Das Bode-Diagramm zeigt die Schwankungen in den elektrischen Merkmalen der Gewebe bei schwankender Frequenz und weist auf eine nichtlineare Filterung, besonders für Niederfrequenzwerte (10⁻² Hz) hin.