Ekit (implant) uygulamaları için geniş bantlı anten analizi ve gerçekleştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında vücut içine implant edilebilen cihazlar için ekit yani implant anten analiz tasarımı gerçekleştirilmiştir ve antene ilişkin ölçüm parametrelerinin benzetim ve deneysel sonuçları karşılaştırılmıştır. Tıpta tedavi amaçlı vücuda herhangi bir işlevi yerine getirmesi için yerleştirilen doku parçası, cihaz vb. implantların türkçe karşılığı ekit olduğundan burada ekit anten ifadesinin kullanılması uygun görülmüştür.Çalışmada ilk olarak, tıpta kullanılan elektromanyetik uygulamalar ve bu uygulamalara dair gelişmeler incelenmiştir. Daha sonra literatürde bulunan implant anten çeşitlerinin uygulama alanları ile bunların tıp alanındaki işlevsellikleri araştırılmıştır. Biyomedikal amaçlı kullanılan antenler arasından giyilebilir, yutulabilir ve implant edilebilir antenlere değinilerek çalışma içeriğinde yutulabilir ve ekit yani implant edilebilir anten tasarımları yapılmıştır ve örnekleri verilmiştir.İkinci olarak, elektromanyetik alanların insan vücut dokularına etkileri araştırılıp bazı dokuların elektriksel özellikleri verilmiştir. Bu elektriksel özellikler göz önüne alınarak çalışma kapsamında tasarlanan anteni deneysel olarak test etmek için vücut dokularının elektriksel özelliklerine sahip yapay jel, sıvı ve katı malzemeler yapılmıştır. Bu malzemelerin dielektrik sabiti ve iletkenlik gibi özelliklerinin frekansla değişimi göz önünde bulundurularak ilgili frekans aralıklarında insan dokularının özelliklerinin elde edilmesi hedeflenmiştir. Yapılan doku örneklerinin dielektrik sabiti ölçülmüştür ve uygun olan en iyi örnek alınmıştır. Daha sonra tıpta standartlarca kabul görmüş frekans aralıklarında anten tasarımı yapılarak antenin özellikleri incelenmiştir.Son olarak, ekit anten tasarımı benzetim modeli ölçüm sonuçları elde edilmiştir. Tasarlanan antenin üretimi yapılıp benzetim sonuçlarını doğrulamak için hazırlanan yapay doku örnekleriyle deneysel sonuçları elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır ve sonuçlar uygun bulunmuştur.In this thesis, antenna analysis design for implantable devices in vivo applications is performed, results of simulation and measurement of the antenna are compared.Firstly, electromagnetic developments and applications that are used in medicine are examined. Then, application areas of implant antenna and its functionality in the field of medicine are investigated.Wearable, implantable and ingestible antennas are investigated and same case studies are given. We also designed antennas such as implantable and ingestible antennas for biotelemetric applications.Secondly, effects of the electromagnetic fieds in the tissue of human body are investigated and the electrical properties of the tissues are given. Tissue mimicking liquid, solid and gel phantoms which show electrical properties of human tissues are designed for testing the antenna. In the desired frequency range for the antenna, samples of tissue equivalent material are made with the help of a reference thesis which was written about tissue mimicking materials.We have measured dielectric constants of used materials. According to the results of measurements, we have selected one sample, which has a tissue type, closes to tailored dielectric constant.Finaly, simulation results of implantable antenna are sorted out. The designed antenna is fabricated and tested in tissue equivalent liquids. To verify the results of simulation, experimental results were obtained by constructed artificial tissue samples. The attained measurement and simulation results of the antenna are compared and the results are found the be reasonable and compatible.