• 제목/요약/키워드: wireless implants

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Impact of the human body in wireless propagation of medical implants for tumor detection

  • Morocho-Cayamcela, Manuel Eugenio;Kim, Myung-Sik;Lim, Wansu
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제21권2호
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    • pp.19-26
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    • 2020
  • This paper analyses the feasibility of using implantable antennas to detect and monitor tumors. We analyze this setting according to the wireless propagation loss and signal fading produced by human bodies and their environment in an indoor scenario. The study is based on the ITU-R propagation recommendations and prediction models for the planning of indoor radio communication systems and radio local area networks in the frequency range of 300 MHz to 100 GHz. We conduct primary estimations on 915 MHz and 2.4 GHz operating frequencies. The path loss presented in most short-range wireless implant devices does not take into account the human body as a channel itself, which causes additional losses to wireless designs. In this paper, we examine the propagation through the human body, including losses taken from bones, muscles, fat, and clothes, which results in a more accurate characterization and estimation of the channel. The results obtained from our simulation indicates a variation of the return loss of the spiral antenna when a tumor is located near the implant. This knowledge can be applied in medical detection, and monitoring of early tumors, by analyzing the electromagnetic field behavior of the implant. The tumor was modeled under CST Microwave Studio, using Wisconsin Diagnosis Breast Cancer Dataset. Features like the radius, texture, perimeter, area, and smoothness of the tumor are included along with their label data to determine whether the external shape has malignant or benign physiognomies. An explanation of the feasibility of the system deployment and technical recommendations to avoid interference is also described.

Power-Efficient Wireless Neural Stimulating System Design for Implantable Medical Devices

  • Lee, Hyung-Min;Ghovanloo, Maysam
    • IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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    • 제4권3호
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    • pp.133-140
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    • 2015
  • Neural stimulating implantable medical devices (IMDs) have been widely used to treat neurological diseases or interface with sensory feedback for amputees or patients suffering from severe paralysis. More recent IMDs, such as retinal implants or brain-computer interfaces, demand higher performance to enable sophisticated therapies, while consuming power at higher orders of magnitude to handle more functions on a larger scale at higher rates, which limits the ability to supply the IMDs with primary batteries. Inductive power transmission across the skin is a viable solution to power up an IMD, while it demands high power efficiencies at every power delivery stage for safe and effective stimulation without increasing the surrounding tissue's temperature. This paper reviews various wireless neural stimulating systems and their power management techniques to maximize IMD power efficiency. We also explore both wireless electrical and optical stimulation mechanisms and their power requirements in implantable neural interface applications.

심부 조직 인체 삽입용 세 가지 밴드 안테나 (A Triple Band Deep-Tissue Antenna for Biomedical Implants)

  • 유형석
    • 전기학회논문지
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    • 제66권2호
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    • pp.383-386
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    • 2017
  • In this study, we introduce a triple-band flexible implantable antenna that is tuned by using a ground slot in three specific bands, namely Medical Implanted Communication Service (MICS: 402-405 MHz) for telemetry, the midfield band (lower gigahertz: 1.45-1.6 GHz) for Wireless Power Transfer (WPT), and the Industrial, Scientific and Medical band (ISM: 2.4-2.45 GHz) for power conservation. This antenna is wrapped inside a printed 3D capsule prototype to show its applicability in different implantable or ingestible devices. The telemetry performance of the proposed antenna was simulated and measured by using a porcine heart. From the simulation and measurement, we found that use of a ground slot in the implantable antenna can improve the antenna performance and can also reduce the Specific Absorption Rate (SAR).

전자파 흡수율(SAR) 시뮬레이션 기법과 5G 주파수 대역에서의 인공 치아가 삽입된 인체 머리 모델의 전자파 흡수율 시뮬레이션 결과 (Simulation Methods of Electromagnetic Wave Specific Absorption Rate (SAR) and the Simulation Results of Human Head Model with Dental Implants in 5G Frequency Band)

  • 김창균;이성수
    • 전기전자학회논문지
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    • 제22권3호
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    • pp.854-857
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    • 2018
  • 다양한 무선기기가 일상화됨에 따라 전자파가 인체에 미치는 영향에 대해 분석할 필요성이 증가하고 있다. 전자파가 인체에 미치는 영향을 나타내는 파라미터가 전자파 흡수율(SAR: specific absorption rate)인데, 이는 단순히 인체 조직만 대상으로 하고 있어 인공 치아 등의 금속 인공물이 삽입된 경우에는 전자파가 미치는 영향을 평가하기가 쉽지 않다. 본 논문에서는 SAR을 시뮬레이션하기 위한 방법을 소개하고 실제로 SAR을 시뮬레이션 하였다. 30 GHz 5세대 이동통신(5G) 주파수 대역에서 인공 치아가 삽입된 인체 머리 모델의 SAR은 최고치 $2.50{\times}10^{-3}W/kg$, 평균치 $8.58{\times}10^{-7}W/kg$으로 국내 허용 기준치 1.6 W/kg에 절대적으로 못 미침을 알 수 있다.

융합형 어플리케이션을 위한 자기유도 방식의 무선전력전송 모듈설계에 대한 연구 (A Study of the WPT Module Using Inductive Coupling for the Convergence Applications)

  • 정병호;박주훈;강보안
    • 한국융합학회논문지
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    • 제6권2호
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    • pp.57-64
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    • 2015
  • 자기유도형 전력전송시스템은 의생명 임플란트, 해저 수송, 그리고 로봇의 무접촉 배터리충전 등에 대한 이동형 및 분리형 부하에 전력을 공급하는 물리적 접촉이 요구되는 기존의 방식을 대체하여 성공적으로 개발이 진행된 시스템으로 알려져 있다. 자기유도결합은 자기유도방식을 이용하여 전력을 전송하는 방식으로 1차측 코일(송전코일)에서 발생되는 자기장을 2차측코일에 전송하는 원리이다. 송전측 코일에서 발생된 자기장을 커패시터와 코일로 이루어진 2차측 코일(수전코일)로 구성된 리시버회로에 전송하는 구조로 송전부와 수전부 코일을 갖는 회로로 구성된다. 본 논문에서는 자기유도결합을 적용한 무선전력전송시스템에 대한 수전측 토폴로지 설계 및 적용방법에 대해 연구하였다. 적용된 무선 전력전송방식은 적용의 편리성과 폭넓은 어플리케이션으로 인해 다양한 융합형 응용장치의 적용이 가능하다.