Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/12611
Title: Implantable antennas for biomedical-smart health applications and WBAN channel characterization
Authors: Ζαραφέτα, Κωνσταντίνα
Keywords: Implantable antennas
Body area network
Biomedical applications
Bioengineering
Virtual models
Antennas
SARm
MICS band
ISM band
Channel characterization
Keywords (translated): Εμφυτεύσιμες κεραίες
Τεχνητό πάγκρεας
Βιομηχανική
Abstract: This research could play a vital role to the new promising application of artificial pancreas. More specifically, it presents a numerical and experimental electromagnetic study and channel characterization of an implanted antenna located upon the pancreas, transmitting data to a receiver that is located on the surface of the human body or at a specific distance in the 3-D space, for instance in a hospital room. Naturally, in order to make the above feasible, a complete study of the wireless channel must be performed so as to ensure proper communication and transfer of the important parameters. Regarding the antenna, it is intended for wireless data telemetry and power transmission operation within the Medical Device Radiocommunications Service band (MedRadio 402-405 MHz) and the Industrial, Scientific and Medical band (ISM, 902.8-928 MHz and 2.45 GHz) respectively. In our study, the commercial software HFSS by Ansys is used extensively. The implanted antenna design analysis is carried out inside the tissue of pancreas of a box-phantom that represents the human body. Furthermore, the study investigates the signal propagation of a system, that consists of two dipoles, over a sampled trajectory. In addition, simulation results with virtual human models are analyzed and depicted extensively. The above models are 3-D representations of human bodies and include all the necessary features, such as dielectric constants of the human organs for detailed experimental study of the signal that travels through the different organs. The computation of the electric field and power density fluctuations as the signal traverses within the human body have been carried, too.
Abstract (translated): Η εργασία μας θα μπορούσε να διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη νέα υποσχόμενη εφαρμογή του τεχνητού παγκρέατος (artificial pancreas). Πιο συγκεκριμένα, παρουσιάζει μια αριθμητική και πειραματική ηλεκτρομαγνητική μελέτη καθώς και τον χαρακτηρισμό του ασύρματου καναλιού μιας εμφυτεύσιμης κεραίας που τοποθετείται στην επιφάνεια του παγκρέατος, η οποία μεταδίδει δεδομένα σε εξωτερικό αποδέκτη που βρίσκεται στην επιφάνεια του δέρματος(π.χ. σε μια ζώνη) ή σε συγκεκριμένη απόσταση σε εξωτερικό χώρο, για παράδειγμα σε ένα δωμάτιο νοσοκομείου. Φυσικά, για να γίνει κάτι τέτοιο εφικτό, πρέπει να πραγματοποιηθεί μια πλήρης μελέτη του ασύρματου καναλιού, ώστε να διασφαλιστεί η σωστή επικοινωνία και μεταβίβαση των σημαντικών παραμέτρων. Όσον αφορά την κεραία, αυτή προορίζεται για ασύρματη μεταφορά δεδομένων τηλεμετρίας και μετάδοσης ισχύος εντός της ζώνης MedRadio (Medical Device Radiocommunications Service, 402-405 MHz) και της ζώνης ISM(Ιndustrial, Scientific and Medical band 902.8-928 MHz και 2,45 GHz), αντίστοιχα. Η παρούσα διπλωματική πραγματοποιήθηκε με χρήση του εμπορικού λογισμικού HFSS της εταιρείας Ansys. O σχεδιασμός και οι προσομοιώσεις των κεραιών πραγματοποιήθηκαν εντός ενός ορθογώνιου παραλληλεπιπέδου μοντέλου προσομοίωσης βιολογικού ιστού παγκρέατος, το οποίο αναπαριστά τον συγκεκριμένο ιστό ενώ πραγματοποιήθηκε πειραματική μελέτη των σχεδιαστικών παραμέτρων τους. Επιπλέον, η διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο την μελέτη ασύρματης ζεύξης που συγκροτείται μεταξύ εμφυτεύσιμης και εξωτερικής κεραίας με σκοπό την αξιολόγηση της ποιότητας μετάδοσης βιολογικών δεδομένων στις εξεταζόμενες περιοχές συχνοτήτων. Στο τελευταίο στάδιο της εργασίας αυτής, τα αποτελέσματα πειραματικών μετρήσεων με ανατομικά ανθρώπινα μοντέλα αναλύονται και απεικονίζονται εκτενώς, ενώ πραγματοποιήθηκαν με χρήση του εμπορικού λογισμικού Sim4Life.Τα παραπάνω μοντέλα είναι τρισδιάστατες αναπαραστάσεις των ανθρώπινων οργανισμών και περιλαμβάνουν όλα τα απαραίτητα χαρακτηριστικά, όπως διηλεκτρικές σταθερές των οργάνων για ακριβή μελέτη της συμπεριφοράς του σήματος που διαπερνά τα όργανα. Ακόμα, πραγματοποιείται ο υπολογισμός του ηλεκτρικού πεδίου και των διακυμάνσεων της πυκνότητας ισχύος και ενέργειας και οι σχετικές τιμές SAR καθώς το σήμα ταξιδεύει μέσα από το ανθρώπινο σώμα.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Διπλωματική_Εργασία_1 - telikiekdosi.pdf6.14 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons