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测量下一个用于体内健康监测设备的成功天线

2019-04-18 11:54:46   来源:

最新植入式医疗设备的天线正由伦敦玛丽女王大学开发,并通过英国国家物理实验室(NPL)的独特工具包进行测试。

在不久的将来,诸如心脏起搏器的体内医疗设备将使用射频(RF)技术来改善患者的医疗保健。将体内设备连接到监测系统的低功率双向无线通信系统可以提供最新的患者数据,以便医生在需要时立即调整治疗。设备将在患者睡眠时每晚读取数据,并通过电话系统或互联网向医院的医生发送报告。

天线对这些系统的运行至关重要。它们需要小巧,轻便,高性能但低功率,具有针对佩戴者的有限辐射并且内置于植入物中。它们还需要由具有生物相容性的材料以及良好的电气性能制成。

为了确保无线植入物与监测系统一起工作,我们需要能够测量无线电波在传输时的行为方式。同轴电缆传统上用于测量小型电动天线的性能。然而,用于无线通信应用的电小天线可以激励同轴电缆上的共模电流 - 产生不需要的共模电流辐射并且结果失真。

英国国家计量研究所NPL在电小天线的无创测量方面取得了突破。通过将全向天线连接到光纤而不是同轴电缆,它们能够消除电缆反射的影响,尤其是共模电流的辐射。

该系统由杨浩教授领导的伦敦玛丽皇后大学以身体为中心的无线传感器实验室(BodyWiSe)进行测试。研究人员Marie Rajab博士,George Palikaras博士和Andrea Sani开发了一种植入式射频识别(RFID)标签,该标签由PIFA天线类型组成,经过优化,可在嵌入人工制造的三层结构中进行操作,代表皮肤,脂肪和肌肉。

该设备通过标准同轴电缆和NPL的光纤设备进行测试,并对结果进行了比较。结果表明,使用光纤系统可以显着降低由共模电流流动引起的测量误差,在这种情况下可以高达18 dB。

NPL的首席研究科学家Martin Alexander说:

“这一突破有助于开发下一代微型体内技术,旨在挽救更多生命.NPL通过与光通信公司Seikoh-giken的合作伙伴关系实现了这一目标。我们共同开发了一种非常小的射频光学转换器。完全再现RF信号,对天线性能影响最小。微型射频光学传感器可以将光纤连接到天线,从而消除与同轴电缆不需要的辐射相关的大失真。