İmplant Tanımlama için Katlanmış Dipollü RFID Etiket Anteni Tasarımı

Year 2016, , 579 - 586, 25.08.2016

Mahmut Ahmet Gözel , Mehmet Fatih Çağlar , Habib Doğan

https://doi.org/10.19113/sdufbed.97822

Cited By: 1

Abstract

Vücutta eksik ya da fonksiyonunu yapamayan biyolojik dokuların yerini alabilen protez implantlara uygun RFID (Radyo Frekanslı Tanımlama) etiket monte ederek doku üzerinden bilgi alışverişi yapılması günümüz biyoteknolojik çalışmaları arasında yerini almaya başlamıştır. Özellikle ortopedik implant yerleştirme ve değiştirme aşamalarında hasta ve protez bilgisinin implantla birlikte hasta üzerinde taşınması mevcut sistemlere göre maliyet ve zamanı azaltırken, bilgi güvenilirliğini arttıracaktır. Dolayısıyla bu çalışmada, hedeflenen bilgi alışverişini verimli yapabilmek için diz implantı üzerinde çalışabilen ve RFID etiketin en etkili parçası olan anten tasarımı 2,45GHz ISM bandı için irdelenmiştir. Tasarım aşamasında mikroşerit katlanmış dipol anten tercih edilmiş ve özellikle diz implantına yerleştirilebilecek mümkün en küçük ölçülerde gerçekleştirilmiştir. Antenin gerçekleştirilmesi için yaygın FR4 (Fire Resistant 4) taban malzemesi olarak seçilmiştir. Aynı geometriye sahip antenler, ilgili doku ve boş uzay ortamı için sırasıyla modellenmiş ve ölçümleri karşılaştırılmıştır. Ölçüm sonuçlarına göre anten kazancı, bant genişliği ve geri dönüş kaybı değerleri hedeflenen doku ortamı için uygulanabilir bulunmuştur.

Keywords

İmplant, Tanımlama; RFID etiket; RFID okuyucu; Anten; Ortopedik

References

• [1] S. Kurtz, K. Ong, E. Lau, F. Mowat, and M. Halpern, "Projections of primary and revision hip and knee arthroplasty in the United States from 2005 to 2030," The Journal of Bone & Joint Surgery, vol. 89, pp. 780-785, 2007.
• [2] R. Want, "An introduction to RFID technology," Pervasive Computing, IEEE, vol. 5, pp. 25-33, 2006.
• [3] K. Finkelzeller, "The RFID handbook," ed: John Wiley & Sons, 2003.
• [4] S. Hu, C. L. Law, and W. Dou, "A balloon-shaped monopole antenna for passive UWB-RFID tag applications," Antennas and Wireless Propagation Letters, IEEE, vol. 7, pp. 366-368, 2008.
• [5] D. Brown, RFID implementation: McGraw-Hill, Inc., 2006.
• [6] A. Ogirala, J. R. Stachel, P. J. Hawrylak, D. Rong, R. K. Yalamanchili, M. A. Rothfuss, X. Liu, S. Saba, and M. H. Mickle, "Impact of ISO 18000 series RF signals on CRMDs: a unified approach," International Journal of Modelling and Simulation, vol. 31, p. 250, 2011.
• [7] U.-M. Jow and M. Ghovanloo, "Design and optimization of printed spiral coils for efficient transcutaneous inductive power transmission," Biomedical Circuits and Systems, IEEE Transactions on, vol. 1, pp. 193-202, 2007.
• [8] X. Liu, J. L. Berger, A. Ogirala, and M. H. Mickle, "A touch probe method of operating an implantable RFID tag for orthopedic implant identification," Biomedical Circuits and Systems, IEEE Transactions on, vol. 7, pp. 236-242, 2013.
• [9] C. Occhiuzzi and G. Marrocco, "Human body sensing: A pervasive approach by implanted RFID tags," in Applied Sciences in Biomedical and Communication Technologies (ISABEL), 2010 3rd International Symposium on, 2010, pp. 1-5.
• [10] P. Foster and R. Burberry, "Antenna problems in RFID systems," 1999.
• [11] X. Qing and Z. N. Chen, "Proximity effects of metallic environments on high frequency RFID reader antenna: Study and applications," Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 55, pp. 3105-3111, 2007.
• [12] D. M. Dobkin, The RF in RFID: UHF RFID in Practice: Newnes, 2012.
• [13] R. Bashirullah, "Wireless implants," Microwave Magazine, IEEE, vol. 11, pp. S14-S23, 2010.
• [14] X. Liu, A. Ogirala, L. Berger, and M. Mickle, "Design and implementation of a volume conduction based RFID system for smart implants," in 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2011, pp. 2893-2896.
• [15] X. Liu, R. Yalamanchili, A. Ogirala, and M. Mickle, "An alternative approach of operating a passive RFID device embedded on metallic implants," in Wireless and Microwave Technology Conference (WAMICON), 2011 IEEE 12th Annual, 2011, pp. 1-6.
• [16] X. Liu, J. R. Stachel, E. Sejdic, M. H. Mickle, and J. L. Berger, "The UHF Gen 2 RFID System for transcutaenous operation for orthopedic implants," in 2013 IEEE International Instrumentation and Measurement Technology Conference (I2MTC), 2013, pp. 1620-1623.
• [17] "Kısa Mesafe Erişimli Telsiz (KET) Cihazları Hakkında Yönetmelik," ed: RESMİ GAZETE, 11 Eylül 2012 Salı.
• [18] BTK, Bilgi Teknolojileri ve İletişimi Kurumu, Milli Frekans Planı ve Diğer Planlar. Available: https://ifis.btk.gov.tr/wmfys/millifrekanssorgu.aspx(Erişim Tarihi: 15.02.2016).
• [19] K. S. Rao, P. V. Nikitin, and S. F. Lam, "Antenna design for UHF RFID tags: a review and a practical application," Antennas and Propagation, IEEE Transactions on, vol. 53, pp. 3870-3876, 2005.
• [20] D. M. Dobkin and S. M. Weigand, "Environmental effects on RFID tag antennas," in Microwave Symposium Digest, 2005 IEEE MTT-S International, 2005, p. 4 pp.
• [21] P. V. Nikitin, S. Lam, and K. Rao, "Low cost silver ink RFID tag antennas," in Antennas and Propagation Society International Symposium, 2005 IEEE, 2005, pp. 353-356.
• [22] D. M. Pozar, Microwave engineering: John Wiley & Sons, 2009.
• [23] X. Li, L. Yang, S.-X. Gong, Y.-J. Yang, and J.-F. Liu, "A compact folded printed dipole antenna for UHF RFID reader," Progress In Electromagnetics Research Letters, vol. 6, pp. 47-54, 2009.
• [24] S. W. Su and J. H. Chou, "Compact coaxial‐line‐fed flat‐plate dipole antenna for WLAN applications," Microwave and Optical Technology Letters, vol. 50, pp. 420-422, 2008.
• [25] K. B. U. Depok, "Compact Folded Dipole Microstrip Antenna for 2.4 GHz WLAN Application."
• [26] Y. Özalp and N. Özdemir, "Biyomateryaller ve Biyouyumluluk," Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi Dergisi, vol. 25, pp. 57-72, 1996.
• [27] E. Postow and C. Polk, Handbook of biological effects of electromagnetic fields: Boca Raton: CRC Press, 1996.
• [28] A. Kavas, "Radyo Frekans Tanımlama Sistemleri," Elektrik Mühendisliği Dergisi, pp. 74-80, 2007.
• [29] X. Liu, R. Yalamanchili, A. Ogirala, and M. Mickle, "A Volume Conduction Approach to Operate a Passive RFID Tag on Metallic Implants."