• 한국전자파학회논문지
• /
• 제24권3호
• /
• pp.239-246
• /
• 2013

본 논문에서는 MICS(Medical Implant Communication Service, 402~405 MHz)와 ISM(The Industrial, Scientific and Medical, 2.40~2.485 GHz) 대역에서 동작하는 의료용 무선 중계 시스템을 위한 이중 대역 인체 부착형 안테나를 제안하고, 인체의 영향을 고려한 안테나 성능에 대한 분석을 하였다. 제안된 안테나는 ISM 대역에서 동작하는 윗면의 패치와 MICS 대역에서 동작하는 바닥면의 패치로 구성되어 있다. 안테나가 실제 인체에 착용되어 사용되는 상황을 고려하고, 인체가 안테나에 미치는 영향을 분석하기 위하여 모의 인체를 이용하여 시뮬레이션과 측정을 수행하였다. 제안된 안테나의 반사 손실은 MICS 대역과 ISM 대역에서의 요구 대역폭을 만족하였고, 측정된 최대 이득은 MICS 대역과 ISM 대역에서 각각 -12.47 dBi, 1.71 dBi이었다. 제안된 안테나의 방사 패턴은 MICS 대역에서 인체 내부 지향성, ISM 대역에서 인체 외부 지향성을 가지며, 반사 손실 특성은 인체의 영향에 매우 둔감하므로 의료용 무선 중계 시스템용 인체 부착형 안테나로 활용되기에 적절할 것으로 사료된다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.314-319
• /
• 2012

본 논문에서는 MICS(Medical Implant Communication Service, 402~405 MHz)와 ISM(The Industrial, Scientific and Medical, 2.40~2.48 GHz) 대역에서 동작하는 인체 통신 중계용 안테나를 제안하고, 인체의 영향을 고려한 안테나 성능에 대한 분석을 하였다. 제안된 안테나는 loop 안테나와 영차 공진 안테나로 구성되어 있다. Loop 안테나는 ISM 대역에서 동작하며, MICS 대역에서의 동작은 loop 안테나와 영차 공진기의 용량성 결합에 의해 요구 성능을 만족할 수 있도록 구현하였다. 근거리장에 인체가 존재할 때 인체가 안테나에 미치는 영향을 분석하기 위하여 인체 팬텀을 이용하여 시뮬레이션과 측정을 하였다. 시뮬레이션 및 측정 결과, 제안된 안테나는 MICS와 ISM 대역에서 대역폭을 만족하였고, 측정된 이득값은 MICS 대역에서 -28.53 dBi, ISM 대역에서 3.85 dBi였다. 또한, 설계된 안테나의 이중 대역 특성은 인체 내 외부 간의 통신 중계 용도로 적절하다고 사료된다.

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.101-107
• /
• 2012

MICS 및 ISM 대역의 무선기기 설계 시에 인체 팬텀을 이용한 성능검증이 필수적으로 요구되고 있으나, 인체팬텀에 관한 연구 대부분이 휴대폰에 의한 생체 영향에 국한되어 있는 실정이다. 본 논문에서는 FCC에서 제안하고 있는 MICS 대역과 ISM 대역의 인체 팬텀에 대한 전기적 상수를 이용하여 준고체형 팬텀들을 제작하였다. 제작된 준 고체형 팬텀들은 각 대역에서 FCC에서 제시한 전기적 상수(MICS 대역에서 $\varepsilon_r=56.7$, $\sigma=0.94$, ISM 대역에서 $\varepsilon_r=52.7$, $\sigma=1.95$)들을 만족하였다. 또한, 제작된 준 고체형 팬텀의 재료들은 쉽게 구매 가능한 재료들로 구성되었으며, 팬텀 재료의 다양성을 위해서 각 대역에서 polyethylene과 TX-151을 이용한 방법과 글리세린을 이용한 두 가지 방법을 제시하였다. 제작된 준 고체형 팬텀은 평탄한 형태이며, 유전율 측정기로 제작후 1일 (24 시간)이 경과한 후 팬텀의 전기적 특성을 측정하였다.

• 전기학회논문지
• /
• 제65권1호
• /
• pp.112-115
• /
• 2016

This paper demonstrates a scalp-implantable miniaturized antenna at the medical implant communication service (MICS) (402-405MHz) band. The antenna size is only $27.63mm^3$($8.5mm{\times}6.5mm{\times}0.5mm$), which is the smallest antenna for the MICS band. Miniaturization is achieved by using a symmetrical serpentine shaped radiating patch and placing open-end slots in the ground plane. In addition, co-axial feeding is used for excitation with a shorting pin connected between the radiator and ground. The antenna was simulated in a homogeneous skin model and in the human scalp. An experimental prototype of the proposed antenna was fabricated and measured in a skin-mimicking gel. Good agreement was obtained between the measurement and simulation results, showing a broad bandwidth of 49 MHz (from 395 to 444 MHz) for |S11| less than -10 dB and a maximum gain of -42.87 dBi. This gain is higher than the previous MICS antenna with respect to antenna size.

• 센서학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.63-71
• /
• 2009

It is said that the desirable bio-signal measurement and stimulation system should be an implantable type if the several problems such as biocompatibility, electrical safety, and so on are overcome. In addition to the biocompatibility issue, a robust RF communication and a stable electrical power source for the implantable bio-signal measurement and stimulation system are very important matters. In this paper, a wireless telemetry system which adopts the FCC's approved MICS (medical implant communication service) protocol and a wireless power transmission has been proposed. The proposed system composed of a base station (BS) and an implantable medical device (IMD) has the advantages that the interference with other RF devices can be reduced by the use of the specially assigned MICS frequency band of 402.MHz to 405 MHz. Also, the proposed system includes various functions of a multi-channel bio-signal acquisition and an electric stimulation. Since the electrical power for the IMD can be provided by the inductive link between PCB patterned coils, the IMD needs no battery so that the IMD can be smaller size and much less dangerous than the active type IMD which includes the internal battery. Finally, the validity as a wireless telemetry system has been demonstrated through the experiments by using the implemented BS and IMD.

• ETRI Journal
• /
• 제37권2호
• /
• pp.204-211
• /
• 2015

For this study, we designed an implantable rectangular spiral antenna for medical biotelemetry in the Medical Implant Communications Service band (402 MHz to 405 MHz). The designed antenna has a U-shaped loop for impedance matching. The antenna impedance is easily adjusted by controlling the shape and length of the U-shaped loop. Significant design parameters were studied to understand their effects on the antenna performance. To verify the potential of the antenna for the desired applications, we fabricated a prototype and measured its performance in terms of the resonant characteristics and gain radiation patterns of the antenna. In the testing phase, the prototype antenna was embedded in human skin tissue-emulating gel, which was developed to simulate a real operation environment. The measured resonant characteristics show good agreement with the simulations, and the -10 dB frequency band is within the range of 398 MHz to 420 MHz. The antenna exhibits a maximum gain of -22.26 dBi and an antenna efficiency of 0.215%.

• Journal of electromagnetic engineering and science
• /
• 제10권4호
• /
• pp.206-211
• /
• 2010

In this paper, an implantable planar inverted-F antenna (PIFA) for an artificial cardiac pacemaker is proposed. The antenna has a simple structure with a low profile and is placed on the top side of the pacemaker. The dimensions of the pacemaker system, including the antenna element, are $42{\times}43.6{\times}11$ mm. When the antenna is embedded in pig tissue, its $S_{11}$ value is -10.94 dB at 403 MHz and the -10 dB impedance bandwidth of the antenna is 6 MHz (399~406 MHz). The proposed PIFA in tissue has a peak gain of -20.19 dBi and a radiation efficiency of 1.12 % at 403 MHz. When the proposed antenna is placed in a flat phantom, its specific absorption ratio (SAR) value is 0.038 W/kg (1 g tissue). Performances of the proposed PIFA is sufficient to operate at the MICS band (402 ~ 405 MHz).

• 전기학회논문지
• /
• 제66권2호
• /
• pp.383-386
• /
• 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).

• 한국전자파학회논문지
• /
• 제22권12호
• /
• pp.1116-1123
• /
• 2011

본 논문은 WBAN 시스템을 위한 인체에서의 전파의 전파 특성을 분석하였으며, WBAN에 활용되는 MICS 주파수와 ISM 주파수 대역에서 적용될 수 있는 인체 내의 경로 손실을 모델을 제안했다. 인체 조직은 복잡한 장기로 구성되어 있으며, 인체 내부에 프로브 삽입하여 측정하는데 어려움이 따른다. 따라서 실제 인체를 기반으로 한 수치 팬텀을 활용하여 전자파 수치 해석을 이용하여 모델링했다. 수치 해석으로는 시간 영역 유한 차분법에 기반을 둔 상용 소프트웨어인 렘콤사의 XFDTD 6.5를 이용하였고, 인체 전신 모델은 ETRI의 한국인 성인남성 표준 모델을 사용하였다. 제안된 채널 모델식은 WBAN 시스템의 개발에 많은 도움이 될 것이다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제36권8A호
• /
• pp.712-722
• /
• 2011

Wireless body area network (WBAN)은 인체 주변 영역에서의 통신서비스를 제공한다. WBAN 서비스는 인체 내부에 이식된 의료 응용을 위한 MICS 주파수 대역과 의료 응용과 consumer electronics (CE) 응용 분야 모두를 제공할 수 있는 ISM 주파수 대역에서의 서비스로 이루어지기 때문에 WBAN을 위한 MAC 프로토콜은 의료 응용과 CE 응용간의 상이한 특징과 유연성 (flexibility)을 고려하여 설계되어야 한다. 본 논문에서는 WBAN MAC 프로토콜의 요구사항을 확인하고, WBAN의 요구사항을 만족하는 WBAN MAC 프로토콜을 제안한다. WBAN의 다양한 응용을 위한 전송 유연성을 제공하기 위해서 동적 CFP(Contention Free Period) 할당(Dynamic CFP Allocation)을 제안한다. 또한, 경쟁 기반의 긴급 의료 데이터를 발생하는 의료 응용과 때때로 대량의 데이터를 발생하는 CE 응용을 지원하기 위해서 OCDP(opportunistic contention decision period) 구간과 4-mode Opportunity period를 제안하고, 제안한 방안을 이용하여 Inactive period와 Opportunity period를 일시적으로 전환하여 사용할 수 있는 기법을 제안한다. 다양한 시뮬레이션 결과 IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜과 제안하는 WBAN MAC 프로토콜을 비교하였을 때, WBAN 환경에서의 전송 처리량, CFP 이용율, 전송지연 측면에서 증가된 성능 결과를 얻을 수 있었다.