Σχεδίαση και βελτιστοποίηση ευρυζωνικών εμφυτεύσιμων κεραιών διπλής ζώνης προσανατολισμένη στις απαιτήσεις των ιατρικών εφαρμογών

Abstract

Η ασύρματη ιατρική τηλεμετρία μεταξύ εμφυτεύσιμων ιατρικών διατάξεων και εξωτερικών διατάξεων επίβλεψης και ελέγχου αποτελεί ένα πρωτοποριακό μέσο για συστηματική παρακολούθηση των ασθενών με στόχο την πρόληψη και θεραπεία. Αναπόσπαστο κομμάτι των διατάξεων αυτών είναι οι εμφυτεύσιμες κεραίες, οι οποίες παρέχουν τη δυνατότητα αποστολής κρίσιμων φυσιολογικών παραμέτρων και ανταλλαγής δεδομένων με εξωτερικές διατάξεις επίβλεψης-ελέγχου σε πραγματικό χρόνο. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση εμφυτεύσιμων ευρυζωνικών κεραιών μικροταινίας διπλής ζώνης (ζώνη MedRadio, 401.0-406.0 MHz, και ζώνη ISM, 2.4-2.5 GHz) μικροσκοπικών διαστάσεων, κατάλληλες για ενσωμάτωση επί εμφυτεύσιμων βιοϊατρικών διατάξεων. Το μέγεθος της κεραίας, η συχνότητα συντονισμού, το εύρος ζώνης, το κέρδος και η συμμόρφωση με τα διεθνή πρότυπα ασφαλείας συνθέτουν τις κυριότερες προκλήσεις σχεδίασης των κεραιών. Στο πλαίσιο της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας μελετήθηκε η συμπεριφορά των επιδόσεων σε μεταβολές των σχεδιαστικών παραμέτρων μιας εμφυτεύσιμης ευρυζωνικής κεραίας μικροταινίας διπλής ζώνης της βιβλιογραφίας, πάνω στη φιλοσοφία της οποίας βασίστηκε η σχεδίαση των δύο νέων πρωτότυπων κεραιών με βελτιωμένες επιδόσεις προσαρμοσμένες στις ανάγκες των εμφυτεύσιμων βιοϊατρικών διατάξεων.

Wireless medical telemetry between implantable medical devices and external monitoring and control devices is an innovative tool for continuous monitoring of patients for prevention and treatment. An important part of these devices is the implantable antenna, which enables the transmission of crucial physiological parameters and data exchange with external monitoring/control devices in real time. The aim of the diploma thesis is the design of novel implantable dual-wideband, miniature sized microstrip antennas (MedRadio, 401.0-406.0 MHz, and ISM, 2.4-2.5 GHz) suitable for integration on implantable biomedical devices. The size of the antenna, the resonant frequency, bandwidth, gain and compliance with international safety standards constitute the main challenges in antenna design. In the context of this thesis, the behavior of the performance of an implantable dual-wideband microstrip antenna of the literature to changes in design parameters was studied, on the philosophy of which underlie the design of two novel antennas with improved performance adjusted to the needs of implantable biomedical devices.