基于紧凑型双频增强增益4×2天线阵列的可植入式心脏循环记录器生物遥测系统设计与评估

《IEEE Journal of Microwaves》：A Compact, Enhanced Gain and Dual Band Antenna Array for a Cardiac Loop Recorder Device

　　

摘要：

可植入式心脏循环记录器（ICLR）是一种紧凑型设备，通过持续监测心脏的电活动来检测心律失常和晕厥。本研究介绍了一种用于ICLR设备的紧凑型增强增益4×2天线阵列，可将心脏健康数据传输至远程医生。该天线阵列具有4 mm × 7 mm的紧凑尺寸，可在2.4 GHz和5.8 GHz工业、科学与医学（ISM）频段实现双频生物遥测。在仿真环境中，ICLR集成天线阵列被设计植入皮肤-血液-脂肪-肌肉标准胸部模型和三维均匀人体模型下方。所设计天线阵列的性能在凝胶皮肤模型和碎猪肉中进行了实验评估。仿真和实测增益值在2.4 GHz处分别为?17.82 dBi和?20.1 dBi，在5.8 GHz处分别为?9.5 dBi和?12.3 dBi。文献综述强调，本研究的创新之处在于一种紧凑型双频可植入天线，通过采用4×2阵列设计并结合两种不同超紧凑天线单元实现了增益增强。所获得的增益高于此前报道的同类尺寸植入天线。作者还研究了不同生物层对人体内天线发射波传播的影响，这是以往植入天线研究中未涉及的内容。链路余量表明，所提出的ICLR生物遥测天线在非视距通信场景下可有效实现长达5米的通信距离，数据传输速率为10 Mbps。