Tümleyen yarık halka elemanlarını temel alan implant anten tasarımı ve üretimi
Implantable antenna design and fabrication based on complement split ring elements
Yazar: MERVE USLUER
Danışman: DOÇ. DR. SIDDIK CUMHUR BAŞARAN
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Kablosuz implant sistemleri yardımıyla farklı hastalıklarla yaşamak zorunda olan insanlara ait bulguların izlemi ve hastalıkların tedavisi yapılabilmekte ve böylece hastaların yaşam kalitesi artırılmaktadır. Bu sistemlerle gerçekleştirilebilen tedavilerden bazıları nabız atış hızı, kandaki şeker oranın izlenmesi ve vücut sıcaklığı,  insülin enjekte edilmesi ve endoskopi uygulamaları olarak verilebilir. MICS (402–405 MHz) frekans bandı bu uygulamalar için özel olarak tahsis edilmiştir. Federal Komünikasyon Komisyonu (Federal Communications Commission: FCC)  tarafından onaylanan MICS frekans bandı ile  veri alışverişi yapılırken ISM(2.4-2.48 GHZ) frekans bandında ise sistem uyku moduna geçirilmektedir. Bu kapsamda biyomedikal sistemlerde kullanılmak üzere geliştirilecek antenlerin biyo-uyumlu, küçük hacimli ve düşük çıkış gücüne sahip olması arzu edilmektedir. Tüm bu gereksinimler göz önüne alındığında biyotelemetri uygulamalarında mikroşerit antenler ön plana çıkmaktadır.

Bu tez çalışmasında biyotelemetri uygulamaları için 14 ×14 x 1.27 mm3  boyutlarında özgün anten tasarımı gerçekleştirilmiştir. Anten Rogers 3010 taban malzemesi üzerine yerleştirilmiş iletken ışıma elemanlarından  ve antenin toprak yapısını oluşturan metal tabakadan oluşmaktadır. Antenin ışıma elemanı tümleyen yarık halkalardan oluşmaktadır. Anten yapısı MICS (402-405 MHz) ve ISM (2.4-2.48 GHz) bantlarında çift-bant performans sergilemektetir.MISC bandında yaklaşık olarak %20 ve ISM bandında ise %6 bant genişliği sunmaktadır. 

İmplant antenin analizi CST Microwave Studio  programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sırasında anten deri dokusu modeli içerisine ve fare dokusu içerisine yerleştirilmiştir. Ayrıca sunulan antenin vücut dışı ölçümleri de yapılmıştır. Anten, baskı-devre teknolojisi kullanılarak üretilmiş, geri-dönüş kaybı ölçümleri insan deri dokusu özelliği gösteren sıvı fantom içerisinde gerçekleştirilmiştir. Daha sonra  anten, fareden alınan deri dokusuna implante edilerek geri-dönüş kaybı ölçümleri tekrarlanmıştır.

Abstract:
With wireless implant systems, it is possible to follow the findings of people who have to live with different disorders and also treat these diseases. In this way, the quality of life of the patients can be increased. Some of the treatments that can be performed with these systems, are pulse rate, monitoring of the sugar level in the blood and body temperature, insulin injections and endoscopy applications. The MICS (402-405 MHz) frequency band has been specially allocated for these applications. The data is exchanged with the MICS frequency band approved by the Federal Communications Commission (FCC) and the system is switched to sleep mode in the ISM (2.4-2.48 GHz) frequency band. In this context, it is desirable that the antennas to be developed for use in biomedical systems have biocompatible, small volume and low output power. When all these requirements are taken into consideration, microstrip antennas are foreground in biotelemetry applications.

In this thesis study, a novel antenna design with dimensions of 14 × 14 × 1.27 mm3 was performed for biotelemetry applications. The antenna consists of conductive radiation elements placed on the insulating material and the metal layer forming the soil structure of the antenna. The radiation element of the antenna is composed of split rings. The antenna structure exhibits double-band performance in MICS (402-405 MHz) and ISM (2.4-2.48 GHz) bands. It provides a bandwidth of approximately 20% in the MISC band and 6% in the ISM band.

Implant antenna analysis was performed using the CST Microwave Studio program. During the simulation, the antenna was placed in the skin tissue model and in the mouse tissue. In addition, extracorporeal measurements of the antenna were also performed. The antenna was fabricated using print-circuit technology and the return loss measurements were performed in a liquid phantom with human skin texture. Then, the antenna was implanted in the skin tissue taken from the abdomen and the measurements of the return loss were repeated.