Σχεδίαση βιοσυμβατών κεραιών για χρήση σε εμφυτεύματα αμφιβληστροειδούς

Λιαπάτης, Ορφέας; Liapatis, Orfeas

dc.contributor.author	Λιαπάτης, Ορφέας	el
dc.contributor.author	Liapatis, Orfeas	en
dc.date.accessioned	2020-07-28T09:25:16Z
dc.date.available	2020-07-28T09:25:16Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51002
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.18700
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Εμφυτεύσιμη κεραία μικροταινίας	el
dc.subject	Εμφυτεύματα αμφιβληστροειδούς	el
dc.subject	Ιατρική τηλεμετρία	el
dc.subject	Βιοσυμβατότητα	el
dc.subject	Ενθυλάκωση εντός βιοσυμβατού υλικού	el
dc.subject	Biocompatibility	en
dc.subject	Biocompatible encapsulation	en
dc.subject	Implantable microstrip patch antenna	en
dc.subject	Retinal implants	en
dc.subject	Medical telemetry	en
dc.title	Σχεδίαση βιοσυμβατών κεραιών για χρήση σε εμφυτεύματα αμφιβληστροειδούς	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιοϊατρική μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-02-17
heal.abstract	Οι εμφυτεύσιμες ιατρικές διατάξεις προσελκύουν σήμερα υψηλό επιστημονικό ενδιαφέρον, καθώς προσφέρουν νέες δυνατότητες για τη βελτίωση της ποιότητας ζωής ασθενών με χρόνιες παθήσεις. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα εμφυτεύματα αμφιβληστροειδούς, τα οποία μπορούν να αποκαταστήσουν, ως έναν βαθμό, την όραση, σε άτομα με απώλεια όρασης αλλά λειτουργικό οπτικό νεύρο. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι ο σχεδιασμός βιοσυμβατών κεραιών για χρήση σε εμφυτεύματα αμφιβληστροειδούς που λειτουργούν στη ζώνη συχνοτήτων MedRadio (401-406 MHz). Η βιοσυμβατότητα εξασφαλίζεται μέσω της ενθυλάκωσης της κεραίας εντός ενός βιοσυμβατού υλικού (Silastic MDX4-4210 medical-grade elastomer, Zirconia ή PEEK). Θεωρώντας ένα παραμετρικό μοντέλο μικροσκοπικής μικροταινιακής κεραίας με σχισμές, το οποίο τοποθετείται εντός βιοσυμβατού υλικού, η αρχική σχεδίαση τροποποιείται με στόχο την επίτευξη επιθυμητών επιδόσεων συντονισμού. Οι παράμετροι του μοντέλου της κεραίας τροποποιούνται, αρχικά, με την μέθοδο δοκιμής-και-σφάλματος και στη συνέχεια, αυτοματοποιημένα, με την μέθοδο Quasi-Newton. Ο σχεδιασμός της κεραίας πραγματοποιείται εντός σφαιρικού ομογενούς μοντέλου οφθαλμού, ώστε να λαμβάνεται υπόψη τυχόν αποσυντονισμός που προκαλείται από τους περιβάλλοντες ιστούς. Οι τρεις βιοσυμβατές κεραίες, που προκύπτουν μετά τη διαδικασία βελτιστοποίησης του σχεδιασμού, αξιολογούνται συγκριτικά ως προς τις τελικές διαστάσεις, τον συντονισμό, και τις επιδόσεις ακτινοβολίας και ασφάλειας για τηλεμετρία στην ζώνη συχνοτήτων MedRadio (401-406 MHz). Η τελική αξιολόγηση και σύγκριση πραγματοποιείται θεωρώντας ανατομικό μοντέλο οφθαλμού, το οποίο αποτελείται από τέσσερις διαφορετικούς ιστούς (σκληρός χιτώνας, κερατοειδής χιτώνας, υαλοειδές υγρό και φακός) και προσομοιώνει το ρεαλιστικό περιβάλλον λειτουργίας των κεραιών. Για τον σχεδιασμό των κεραιών χρησιμοποιείται το λογισμικό Ansoft HFSS, το οποίο βασίζεται στη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων (Finite Element method – FE), ενώ για την τελική συγκριτική αξιολόγηση των κεραιών εκτελούνται προσομοιώσεις με χρήση του λογισμικού SEMCAD X, το οποίο βασίζεται στη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών στο πεδίο του χρόνου (finite difference time domain method – FDTD).	el
heal.abstract	Implantable medical devices are currently attracting high scientific interest, as they can significantly improve the quality of life of people with chronic diseases. Retinal implants can partially restore vision to the blind with a functional optic nerve. The aim of this thesis is to design biocompatible antennas for retinal implants functioning at MedRadio band (401-406MHz). Biocompatibility is ensured by encapsulating the antenna within a biocompatible material. First, a parametric microstrip patch antenna model is considered and the initial antenna design is modified for encapsulation in three different biocompatible materials (Silastic MDX4-4210 medical-grade elastomer, Zirconia and PEEK). Modifications on the initial design are carried out using the trial-and-error method followed by an automated Quasi-Newton method in order to achieve the desired tuning properties. Antenna design takes place inside a spherical eyeball model in order to take into consideration mismatching caused by surrounding tissues. The resulting three antenna designs are comparatively assessed in terms of size, tuning properties, safety and radiation performance for telemetry in the MedRadio band (401-406 MHz). Further validation and safety simulations are carried out for antennas implanted in an acatomical eyeball model consisting of four different tissues (sclera, cornea, vitreous humor and lens) in order to simulate a more realisting operating environment of the antenna. Simulations for design optimization are performed using the Ansoft HFSS suite, based on the finite element (FE) method, while validation and safety performance studies are carried out using the SEMCAD X suite, based on the finite difference time domain (FDTD) method.	en
heal.advisorName	Νικήτα, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Νικήτα, Κωνσταντίνα	el
heal.committeeMemberName	Κουτσούτης, Δημήτριος-Διονύσιος	el
heal.committeeMemberName	Ματσόπουλος, Γιώργος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Συστημάτων Μετάδοσης Πληροφορίας και Τεχνολογίας Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	119 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false