【摘要】：集成電路、通信技術(shù)的不斷發(fā)展使得電子設(shè)備的小型化成為可能,推動了在生物醫(yī)療保健領(lǐng)域內(nèi),特別是以體內(nèi)、體外通信為特征的無線醫(yī)療設(shè)備需求增長快速。但由于無線設(shè)備與人體的相互耦合導(dǎo)致的數(shù)據(jù)通信可靠性存在不確定性,因此,研究設(shè)計能滿足吞入式膠囊無線監(jiān)測可靠性需求的膠囊天線具有十分重要的意義。本文主要針對膠囊天線在小型化、生物兼容性、輻射安全性以及性能穩(wěn)定性等方面的嚴格實際需求,創(chuàng)新地提出了適用于人體體溫監(jiān)測應(yīng)用的兩款膠囊天線。主要研究工作如下:(1)提出了一款類似平面倒F天線(PIFA)結(jié)構(gòu)的膠囊天線。研究了該天線的電磁輻射特性,并討論了天線性能的穩(wěn)定性。為了驗證該天線的環(huán)境適應(yīng)性,搭建了無線收發(fā)電路、天線匹配與轉(zhuǎn)換電路,并與天線進行了集成封裝。最后,將此膠囊系統(tǒng)置于調(diào)配好的溶液內(nèi)進行通信測試,實現(xiàn)了溫度數(shù)據(jù)的無線傳輸功能。實驗結(jié)果有效地驗證了此設(shè)計方案的可行性。(2)為了進一步減少膠囊尺寸,創(chuàng)新性地提出了基于差分技術(shù)的共形膠囊天線以充分利用膠囊內(nèi)壁空間。本文借助Sim4life中的精確人體模型來驗證天線在真實人體中的性能,并探討了影響天線性能的因素,結(jié)果表明,該天線均有較好的性能穩(wěn)定性。最后,本文搭建了整個通信鏈路,實現(xiàn)了將系統(tǒng)內(nèi)傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)通過無線傳輸,顯示在顯示屏上。另外,本文還評估以及測試了該系統(tǒng)的通信能力,為后續(xù)該系統(tǒng)的工程實踐奠定了良好的理論與實驗基礎(chǔ)�？傊�,本文在充分考慮體內(nèi)監(jiān)測環(huán)境特點的基礎(chǔ)上設(shè)計了兩款吞入式無線溫度監(jiān)測膠囊,在膠囊天線小型化、性能穩(wěn)定性等方面做了有益的探索,得到了比現(xiàn)有國內(nèi)外文獻更小的無線膠囊系統(tǒng),本文所提出的解決方案具有很好的工程應(yīng)用潛質(zhì)。
【圖文】：

圖 1.1 無線醫(yī)療保健領(lǐng)域的電子設(shè)備如圖 1.1 所示，在無線醫(yī)療保健領(lǐng)域中，常見的電子設(shè)備有穿戴式移動設(shè)備、植入式和吞入式醫(yī)療設(shè)備[1]。隨著電子電路集成技術(shù)與天線小型化技術(shù)的發(fā)展，無線數(shù)據(jù)遙測技術(shù)在無線醫(yī)療生物設(shè)備中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景，并且這種技術(shù)已經(jīng)促成了很多醫(yī)療設(shè)備的使用，比如人體心臟起搏器、人體內(nèi)窺鏡、血糖監(jiān)測儀等[2-4]。這些無線醫(yī)療設(shè)備可用于實時監(jiān)測人體生物信息，為患者診斷與治療提供更多、更可靠的信息支持，同時也為患者提供更加舒適的服務(wù)。穿戴式設(shè)備因為其工作于自由空間的環(huán)境中，對系統(tǒng)設(shè)計的要求相對簡單。而植入式、吞入式醫(yī)療設(shè)備需要手術(shù)或者口服等手段進入相應(yīng)的人體組織內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與人體組織的強耦合作用可能會導(dǎo)致通信鏈路的不穩(wěn)定，進而影響數(shù)據(jù)傳輸功能。圖 1.2 為無線醫(yī)療設(shè)備的系統(tǒng)框圖，設(shè)備的小型化、在人體內(nèi)性能的穩(wěn)定性、無線傳輸?shù)哪芰�、功耗與續(xù)航能力等指標(biāo)均是需要綜合考慮的問題[5-6]。

圖 1.1 無線醫(yī)療保健領(lǐng)域的電子設(shè)備如圖 1.1 所示，，在無線醫(yī)療保健領(lǐng)域中，常見的電子設(shè)備有穿戴式移動設(shè)備、植入式和吞入式醫(yī)療設(shè)備[1]。隨著電子電路集成技術(shù)與天線小型化技術(shù)的發(fā)展，無線數(shù)據(jù)遙測技術(shù)在無線醫(yī)療生物設(shè)備中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景，并且這種技術(shù)已經(jīng)促成了很多醫(yī)療設(shè)備的使用，比如人體心臟起搏器、人體內(nèi)窺鏡、血糖監(jiān)測儀等[2-4]。這些無線醫(yī)療設(shè)備可用于實時監(jiān)測人體生物信息，為患者診斷與治療提供更多、更可靠的信息支持，同時也為患者提供更加舒適的服務(wù)。穿戴式設(shè)備因為其工作于自由空間的環(huán)境中，對系統(tǒng)設(shè)計的要求相對簡單。而植入式、吞入式醫(yī)療設(shè)備需要手術(shù)或者口服等手段進入相應(yīng)的人體組織內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備與人體組織的強耦合作用可能會導(dǎo)致通信鏈路的不穩(wěn)定，進而影響數(shù)據(jù)傳輸功能。圖 1.2 為無線醫(yī)療設(shè)備的系統(tǒng)框圖，設(shè)備的小型化、在人體內(nèi)性能的穩(wěn)定性、無線傳輸?shù)哪芰�、功耗與續(xù)航能力等指標(biāo)均是需要綜合考慮的問題[5-6]。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R318.6;TN820

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 謝翔,張春,王志華;生物醫(yī)學(xué)中的植入式電子系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];電子學(xué)報;2004年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 劉昌榮;植入式天線在生物醫(yī)療中的應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2015年

2 許麗潔;應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的新型植入天線研究[D];南京理工大學(xué);2015年

本文編號：2691471