KR102327127B1 - 의료용 소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템 - Google Patents

의료용 소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템 Download PDF

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유형석
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템은 전원 장치, 배터리 장치, 데이터 조정 장치, 전기팩 장치를 포함하는 전자 부품 장치와 육각형 슬롯과 T자형 슬롯을 포함하고, 작동 주파수 대역이 듀얼인 임플란트 안테나를 포함하고, 전자 부품 장치와 임플란트 안테나를 캡슐화하여 하나의 시스템으로 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

의료용 소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템{MINIATURIZED DUAL BAND IMPLANTABLE ANTENNA SYSTEM FOR MEDICAL APPLICATIONS}
본 발명은 신체의 이식 가능한 소형 듀얼 밴드 안테나 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 915MHz, 2.45GHz 대역에서 특성을 갖는 신체 이식 가능한 안테나 시스템에 관한 것이다.
인간의 신체에 대한 원격 측정 분야는 효율적이고 소형화된 신체 이식형 의료 기기에 의해 발전되어 왔다. 이러한 신체 이식형 의료 기기는 환자 상태 모니터링, 심장 박동 및 내시경 검사, 두개내압 모니터링(ICP) 등 다양한 측정 분야에서 활용되고 있다.
신체 이식형 의료기기에서 이러한 측정이 가능하기 위해서는 양 방향 무선 연결을 위한 임플란트 안테나 시스템의 설계가 필수적으로 수반된다. 그러나 대역폭 향상, 제한된 크기, 생체 적합성, 환자의 안전 등의 문제 등, 이식형 안테나 시스템은 아직까지 극복해야 할 문제가 존재한다. 나아가, 좁은 주파수 대역과 데이터 전송 속도 등의 문제 역시 이식형 안테나 시스템에서 극복되어야 할 문제이다.
따라서, 신체 이식형 의료기기에서 주파수 대역의 해결과 향상된 이득이 가능하면서, 크기는 더욱 소형화 된 임플란트 안테나 시스템의 개발이 필요하다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 두개 내압 모니터링(ICP)을 위한 소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 9.8mm3 의 소형화된 안테나로서, 915MHz 에서 28.04, 28.94dbi 피크 게인 값을 2.45GHz에서 23.01, 23.06dbi 피크 게인 값을 갖는 임플란트 안테나 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 라디에이터에 육각형 모양의 슬롯과 네 개의 T자 모양의 슬롯을 가지며, 개방형 슬롯과 절단핀을 접지면의 특정 위치에 위치시켜 소형화된 임플란트 안테나 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템은 전원 장치, 배터리 장치, 데이터 조정 장치, 전기팩 장치를 포함하는 전자 부품 장치와 육각형 슬롯과 T자형 슬롯을 포함하고, 작동 주파수 대역이 듀얼인 임플란트 안테나를 포함하고, 전자 부품 장치와 임플란트 안테나를 캡슐화하여 하나의 시스템으로 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 6각형의 라디에이터, T자형 슬롯 및 개방형 접지 슬롯을 통해, 임플란트 안테나의 부피를 9.8mm3까지 소형화 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 산업, 과학 및 의료 대역에 해당하는 915MHz, 2.45GHz에서 특성을 갖는 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템을 설계할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 915MHz에서 28.04, 28.94dbi 피크 게인 값을 2.45GHz에서 23.01, 23.06dbi 피크 게인 이득을 갖고, 생체 적합성을 만족하는 임플란트 안테나 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 두개내압 모니터링(ICP) 신체 이식형 의료기기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템(120)을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 성능에 대한 실험 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 성능에 대한 실험 설계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 성능에 대한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 성능에 대한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 성능에 대한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 915MHz와 2.45GHz에서 전류 분포 도표이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 915MHz, 2.45GHz에서 신체 이식형 의료기기에 포함된 듀얼 밴드 임플란트 안테나의 특정 흡수율(SAR)을 설명하기 위한 도면이다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나와 관련하여 외부 장치와의 무선 통신 및 링크 예산을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요 하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용되며, 명세서 및 특허청구의 범위에 기재된 모든 조합은 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 그리고 다른 식으로 규정하지 않는 한, 단수에 대한 언급은 하나 이상을 포함할 수 있고, 단수 표현에 대한 언급은 또한 복수 표현을 포함할 수 있음이 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정 예시적 실시 예들을 설명할 목적을 가지고 있으며 한정할 의도로 사용되는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같은 단수적 표현들은 또한, 해당 문장에서 명확하게 달리 표시하지 않는 한, 복수의 의미를 포함하도록 의도될 수 있다. 용어 "및/또는," "그리고/또는"은 그 관련되어 나열되는 항목들의 모든 조합들 및 어느 하나를 포함한다. 용어 "포함한다", "포함하는", "포함하고 있는", "구비하는", "갖는", "가지고 있는" 등은 내포적 의미를 갖는 바, 이에 따라 이러한 용어들은 그 기재된 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 및/또는 컴포넌트를 특정하며, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 동작, 요소, 컴포넌트, 및/또는 이들의 그룹의 존재 혹은 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 설명되는 방법의 단계들, 프로세스들, 동작들은, 체적으로 그 수행 순서가 확정되는 경우가 아니라면, 이들의 수행을 논의된 혹은 예시된 그러한 특정 순서로 반드시 해야 하는 것으로 해석돼서는 안 된다. 추가적인 혹은 대안적인 단계들이 사용될 수 있음을 또한 이해해야 한다.
또한, 각각의 구성요소는 각각 하드웨어 프로세서로 구현될 수 있고, 위 구성요소들이 통합되어 하나의 하드웨어 프로세서로 구현될 수 있으며, 또는 위 구성요소들이 서로 조합되어 복수 개의 하드웨어 프로세서로 구현될 수도 있다.
나아가, 본 발명의 명세서 “소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템”은 특별한 설명이 없는 한, “임플란트 안테나 시스템”, “안테나 시스템” 등으로 지칭될 수 있으며, “소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나”는 특별한 사정이 없는 한, “임플란트 안테나”, “듀얼 밴드 임플란트 안테나”로 지칭될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 두개내압 모니터링(ICP) 신체 이식형 의료기기를 설명하기 위한 도면이다.
ICP 용 신체 이식형 의료기기(100)는 신체 두피에 이식되어 인간의 두개내압 모니터링에 활용될 수 있다. ICP 용 신체 이식형 의료기기(100)는 듀얼 밴드 임플란트 안테나(120), 전원 장치(130), 배터리 장치(140), 데이터 조정 장치(160), 전기팩 장치(170)를 포함할 수 있다. ICP 용 신체 이식형 의료기기(100)는 신체 조직과 직접 접촉하는 것을 방지기 위하여, 듀얼 밴드 임플란트 안테나(120)를 포함한 전원 장치(130), 배터리 장치(140), 데이터 조정 장치(160), 전기팩 장치(170)를 캡슐화 할 수 있다. 캡슐화는 생체 적합성 소재인 세라믹 알루미나를 갖는 컨테이너(150)와 top lid(110)를 통해 가능하다.
예를 들어, 데이터 조정 장치(160)를 가장 아래 층에 쌓고, 그 위에 순차적으로 전기팩 장치(170), 전원 장치(130), 듀얼 밴드 임플란트 안테나(120)를 계층형으로 구조화할 수 있다. 배터리 장치(140)의 경우, 계층형으로 쌓아 올려진 장치들 그 옆면에 위치할 수 있다.
생체 적합성 세라믹 알루미나의 경우, 그 두께가 0.25mm, 유전 상수 값이 9.8이 될 수 있다. ICP 용 신체 이식형 의료기기(100)는 진보된 3D 프린팅 기술을 통하여 모든 장치가 밀폐되어 패킹화 될 수 있다.
ICP용 신체 이식형 의료기기(100)는 균질적인 피부 패턴이나 신체 머리 이식될 수 있고, 이식 깊이는 3mm가 될 수 있다.
ICP 용 신체 이식형 의료기기(100) 내부에 포함된 듀얼 밴드 임플란트 안테나(120)에 대한 상세한 설명은 도 2를 통하여 후술하도록 한다.
도 2은 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템(120)을 설명하기 위한 도면이다.
도 2(a)는 듀얼 밴드 임플란트 안테나(120)의 앞면, 도 2(b)의 경우 듀얼 밴드 임플란트 안테나(120)의 뒷면, 도 2(c)의 경우 듀얼 밴드 임플란트 안테나(120)의 옆면을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 듀얼 밴드 임플란트 안테나(120)는 1개의 육각형 슬롯(121)과 4개의 T자형 슬롯(122)으로 라디에이터를 구성할 수 있다. 1개의 육각형 슬롯(121)의 경우 튜닝의 사용될 수 있다.
T자형 슬롯(122)의 경우 그 폭이 0.5mm에 해당할 수 있다. 4개의 T자형 슬롯(122)은 직사각형의 네 모서리에 동일한 크기로 위치할 수 있다. 가로로 위치한 T자형 슬롯(122)의 거리는 3.92mm 일 수 있다. T자형 슬롯(122) 1개는 접지면 양쪽 모서리로부터 2.95mm에 해당하는 중심 위치에 위치할 수 있다. T자형 슬롯(122)의 길이는 0.74mm에 해당할 수 있다. T자형 슬롯(122)은 접지면의 모서리와 0.3mm 떨어진 거리에 위치할 수 있다.
육각형 슬롯(121)의 중심에서 육각형 슬롯(121)의 한 쪽 꼭지점까지 거리가 1.5mm 해당할 수 있다. 또한 육각형 슬롯(121) 중간에 원형 접지면 부분은 1.8mm 지름 길이를 갖을 수 있다.
개방형 접지 슬롯(123)과 단락 핀인 비아(124), 동축 피드(125) 접지면에 위치하여 안테나(120)의 크기를 더욱더 소형화 시킬 수 있다. 이를 통해, 안테나(120)는 총 부피 9.8mm3, (7mm x 7mm x 0.2mm)가 될 수 있다.
개방형 접지 슬롯(123)은 접지면에 한 쪽 꼭지점에서 2.2mm 떨어진 거리에 위치할 수 있다. 단락 핀인 비아(124)는 접지면에 모서리와 각각 0.5mm 떨어진 곳에 위치할 수 있다. 동축 피드(125) 역시 접지면 모서리에 각각 0.5mm 떨어진 곳에 위치할 수 있다.
육각형 슬롯(121)과 T자형 슬롯(122), 개방형 접지 슬롯(123), 단락 핀인 비아(124), 동축 피드(125) 모두 상이한 곳에 위치하여 조절할 수도 있다.
나아가 육각형 슬롯(121)과 T자형 슬롯(122)의 폭과 크기는 이에 한정되지 아니하고 위치 또는 환경에 따라 다르게 설계될 수 있다.
개방형 접지 슬롯(123) 폭과 반경에 따라 임피던스 매칭 및 튜닝의 최적화 결과가 달라질 수 있다. 따라서, 개방형 접지 슬롯(123) 폭과 반경의 값을 조정할 수 있다.
임플란트 안테나(120)가 이식형 의료기기에 포함되어 시스템화 되어 있지 않는 경우, 개방형 접지 슬롯(123) 폭은 2.6mm, 반경은 2.3mm 값을 가질 수 있다.
그러나, 듀얼 밴드 임플란트 안테나(120)가 이식형 의료기기로 시스템화 된 경우, 개방형 접지 슬롯(123)의 폭의 변화에 따라 공명되는 주파수 모드가 오른쪽 또는 왼쪽으로 이동할 수 있다. 마찬가지로, 개방형 접지 슬롯(123)의 반경을 감소시켜, 작동 주파수 대역을 좀 더 높은 쪽으로 쉽게 이동시킬 수 있다. 나아가, 개방형 접지 슬롯(123)의 반경을 증가시켜, 작동 주파수 대역을 좀 더 낮은 쪽으로 이동하는 것도 가능하다.
동축 피드(125)와 단락 핀인 비아(126)는 접지면에 탑 코너에 배치될 수 있다. 동축 피드(125)와 단락 핀인 비아(126)는 각각 0.6mm, 0.4mm에 해당될 수 있다.
도 2(c)를 참조하면, 듀얼 밴드 임플란트 안테나(120)는 접지면, 서브스트레이트 층(127), 육각형 슬롯(121), 4개의 T자형 슬롯(122), 슈퍼스트레이트 층(126), 개방형 접지 슬롯(123) 이 층층이 쌓인 계층화 구조를 갖을 수 있다.
듀얼 밴드 임플란트 안테나(120)는 신체 이식형 의료기기에 사용되는 바, 생체 적합성 소재로 구성될 필요가 있다. 따라서 서브스트레이트 층(127)과 슈퍼스트레이트 층(126)은 유연하고 생체 적합성 소재에 해당하고, 총 두께 0.1mm인 ROGERS ULTRALAM 기판이 사용될 수 있다. ROGERS ULTRALAM은 유전 상수가 2.9, 탄젠트 손실이 0.0025가 될 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 10을 참조하여, 듀얼 밴드 임플란트 안테나의 성능에 대한 실험 결과를 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 성능에 대한 실험 환경을 설명하기 위한 도면이다.
듀얼 밴드 임플란트 안테나의 성능을 실험하기 위해, 도 3(a)를 참조하면, 균질적인 피부 패턴(HSP)에서 유한요소방법을 기반으로 하는 시뮬레이터 (HFSS)을 이용할 수 있다.
도 3(a)를 참조하면, 균질적인 피부 패턴은 150x150x150mm3에 해당되고, 깊이는 3mm 가 되는 피부 조직일 수 있다. 나아가 균질적인 피부 패턴의 전기적인 특성은 유전율이 915MHz에서 41.33 전도도가 0.872 S/m, 2.45GHz에서 유전율이 38, 전도도가 1.45 S/m에 해당될 수 있다.
도 3(b)를 참조하면, 듀얼 밴드 임플란트 안테나 성능을 실험하기 위해, 추가적으로 Remcom을 사용하여 현실적인 인간의 머리 환경에서 실험할 수 있다. 듀얼 밴드 임플란트 안테나는 식염수 용액이 포함된 3차원의 인간 머리 패턴에 주입되어 실험이 수행될 수 있다.
균질적인 피부 패턴 환경과 Remcom 사용하여 현실적인 인간 머리 환경에서 실험 수행할 때, 듀얼 밴드 임플란트 안테나가 전기 장치들과 시스템화 이룬 경우와, 임플란트 안테나만 사용하여 실험한 경우로 나눠서 실험을 진행할 수 있다.
따라서, 이를 비교하여 임플란트 안테나 시스템을 구축한 경우가 더욱 효과적임을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 성능에 대한 실험 설계를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면 도 3에서 설명한 실험 환경에서 반사 계수 측정(301)과 방사 패턴(302) 측정을 할 수 있다.
표 1은 링크 예산 계산을 위한 여러가지 파라미터를 설명하는 자료이다.
Figure 112020075030876-pat00001
원거리 데이터 통신을 위해서, 케블 손실, 안테나 불일치, 재료 손실 및 경로 손실 등 다른 유형의 손실을 고려하면서 링크 예산을 계산할 필요가 있다.
일반적으로 일관된 통신을 위해서는 링크 마진이 0db 이상이어야 한다. 따라서, 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템의 통신 신뢰성을 보장하기 위해 0db 시스템 마진이 고려되어야 한다. 링크 예산은 표준 방정식을 사용하여 계산될 수 있다.
표 1을 참고하면, 송신기 전력(Pt), 공진을 포함한 링크 예산, 주파수, 여유 공간 손실, 송신기, 수신기, 안테나 이득과 사용 가능한 전력, 필요한 전력 등 링크 예산을 컴퓨팅 할 때 고려해야 할 파라미터를 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 성능에 대한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
시스템 되어 있지 아니한 임플란트 안테나를 3mm 깊이의 균질적인 피부 패턴에서 분석한 결과, 접지 슬롯의 반경은 2.3mm에 해당되었다.
균질적인 피부 패턴에서 임플란트 안테나를 시스템화 하여 실험한 결과, 접지 슬롯의 반경이 2.3mm에서 2.5mm로 조정되었다. 이러한 실험 측정 결과는 Remcom을 이용한 현실적인 인간 머리 모델에서도 검증되었다.
도 5(a)는 듀얼 밴드 임플란트 안테나가 인체 이식형 의료기기에 포함되어 시스템화 되었을 때, 디튜닝 효과가 있음을 설명한다. 안테나를 장치와 통합하여 시스템화 하면, 작동 주파수가 오른쪽으로 이동함을 알 수 있다. 이러한 주파수 이동은 접지슬롯의 반경을 조정함에 따라 다시 왼쪽으로 복원될 수 있다.
도 5(b)를 참조하면, 식염수 용액을 포함한 3차원의 인간 머리 이식 환경에서의 결과값 확인할 수 있다.
도 5의 (a), (b) 모두에서 안테나가 915MHz, 2.45GHz에서 공명을 제공하는 것을 알 수 있다.
균질적인 피부 패턴에서, 시스템이 없이 안테나 자체로 실험하였을 때, 915MHz에서 10db 대역폭을 갖는 경우는 107.5, 111MHz이고, 2.45GHz에서는 560, 570MHz에 해당되었다. 임플란트 안테나가 장치와 통합하여 시스템화 된 경우에는 915MHz 에서는 89.6MHz로 감소하였으나, 2.45GHz에서는 750MHz로 증가하였다.
이러한 변화는 안테나가 장치와 통합된 경우, 접지 슬롯의 가장자리에 더 높은 전류 밀도가 발생하여, 장치 내부에 접지 슬롯과 근접한 금속 구성 요소에 영향을 주는 것일 수 있다.
식염수 용액으로 채워진 인간의 현실적인 머리 내부에서 실험한 경우에는 더 높은 주파수 대역인 2.45GHz에서 더 높은 대역폭 확장을 확인할 수 있다.
이러한 이유는 머리 모델의 해부학적 비대칭 효과 때문이거나, 더 높은 공진 주파수에서 인간의 머리 이질적인 환경 때문일 수 있다.
인체 조직의 높은 분산 특성으로 인해, 넓은 임피던스 대역폭은 더 좋은 효과를 가져올 수 있다.
도 6는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 성능에 대한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 6에서 균질적인 피부 패턴과 머리 모델에서 원거리 극지 이득 패턴에 대한 결과값을 나타낸다. 도 6(a),(b)를 참조하면, 임플란트 안테나 자체 또는 시스템화 되어 있는 임플란트 안테나 둘 다 구분될 만큼의 패턴이 확인되지는 않는다. 또한 극 방사선 역시 XY 및 XZ 평면의 거의 전방향으로 패턴화 되어 있는 걸로 확인되었다. 그러나, 915MHz, 2.45GHz에서 최대 이득이 발견됨을 확인할 수 있다.
임플란트 안테나 자체로는 915MHz에서 -28.32dBi, 2.45GHz에서 -23.91dBi였고, 시스템화 된 임플란트 안테나의 경우 915MHz에서 -28.57dBi, 2.45GHz에서 -23.98dBi 로 측정되었다.
도 7는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나 성능에 대한 실험 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 (a), (b)는 각각 915MHz와 2.45GHz에서 인간으로부터 최대 전파 방향을 3차원 방사 패턴으로 나타낸 것이다. 신체 이식형 의료기기가 외부에 장치와 통신하기 위해서는 방사선이 신체 외부 방향으로 향하여야 한다.
도 7의 (a)와 (b) 모두 3차원 패턴이 모두 전방향으로 확인되나, 신체의 해부학적 비대칭으로 인하여, 더 높은 작동 주파수에서의 비균질성이 확인된다.
나아가, 표 2를 참조하여, 시스템화 되어 있는 임플란트 안테나가 시스템화 되어 있지 않는 안테나 보다 측정 결과값에서 향상된 효과가 있음을 확인할 수 있다.
Figure 112020075030876-pat00002
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 915MHz와 2.45GHz에서 전류 분포 도표이다.
도 8의 (a)를 참조하면, 915MHz에서 전류 밀도는 라디에이터의 피드에서 단락 핀으로 이어지는 경로인 상단과 중앙에서 높음을 알 수 있다. 또한, 라디에이터의 T자형 슬롯의 가장자리와 가장자리에 더 낮은 주파수 접지면에서 높은 전류 밀도를 확인할 수 있다. 마찬가지로 2.415GHz에서도 라디에이터 중앙 부분과 접지 슬롯의 가장자리, 단락 핀 위치에서 높은 전류 밀도를 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 915MHz, 2.45GHz에서 신체 이식형 의료기기에 포함된 듀얼 밴드 임플란트 안테나의 특정 흡수율(SAR)을 설명하기 위한 도면이다.
특정 흡수율(SAR)은 안테나 시스템이 실제 인간의 머리에서 이식되었을 때, 생체 적합성을 갖는지, 신체 조직에 유해한 결과를 주지 않는지를 확인하기 위한 것이다. 이러한 생체 적합성은 안테나에 허용되는 최대 압력 전력을 통해서 결정된다. 이는, IEEE의 안전 지침을 따른다.
IEEE의 안전 지침을 충족시키기 위해서는 SAR 값이 1g, 10 g 피부 조직에 대해서 1.6W/kg, 2 W/kg 미만이어야 한다.
본 발명의 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템의 경우, 915MHz에서 SAR 값은 1g에서 730.07 W/kg, 10g에서 89.70W/kg 측정된다. 2.45GHz에서는 1g에서 591.4 W/kg, 10g에서 82.7W/kg 측정된다.
IEEE의 안전 지침에 따라 최대 허용 전력은 915MHz에서 1g에 2.19mW, 10g에서 22.45mW이고, 2.45GHz에서 1g에서 2.71mW, 10g에서 24.18mW에 해당된다.
본 발명의 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템의 측정값의 경우 안전 지침 허용 전력보다 훨씬 큰 값인 바, 안전성은 문제되지 아니한다.
도 10는 본 발명의 실시 예에 따른 듀얼 밴드 임플란트 안테나와 관련하여 외부 장치와의 무선 통신 및 링크 예산을 설명하기 위한 도면이다.
데이터 속도가 7kbps 또는 100kbps 값을 갖는 것이 적정 속도라고 알려져 있다.
도 10을 참조하면 원격 측정 범위는 데이터 속도인 Br이 증가할수록, 감소함을, Br 이 감소하면 원격 측정 범위가 증가함을 알 수 있다.
본 발명의 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템은 915MHz에서 10Mbps의 데이터 속도에도 9m 이상에 걸쳐 통신할 수 있음을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템의 외부 기기와의 통신범위가 기존 안테나 시스템의 통신범위보다 넓고, 데이터 속도 부분에서도 효과가 있음을 알 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (7)

  1. 전원 장치, 배터리 장치, 데이터 조정 장치, 전기팩 장치를 포함하는 전자 부품 장치;
    육각형 슬롯과 T자형 슬롯을 포함하고, 작동 주파수 대역이 듀얼인 임플란트 안테나;
    전자 부품 장치와 임플란트 안테나를 캡슐화 한 것을 특징으로 하는
    소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 임플란트 안테나는
    접지면과 개방형 접지 슬롯, 서브스트레이트 층, 슈퍼스트레이트 층, 단락 핀, 동축 피드를 더 포함하여 구조화된 것을 특징으로 하는
    소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템.
  3. 제 2항에 있어서
    상기 임플란트 안테나는
    상기 개방형 접지 슬롯의 폭과 반경이 일정한 값으로 조정되는 것을 특징으로 하는
    소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 임플란트 안테나는
    두 ISM 대역 및 상기 두 ISM 대역 사이의 주파수 대역 중 일 주파수 대역에서 공진하는 것을 특징으로 하는
    소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 부품 장치와 상기 임플란트 안테나를 컨테이너와 top lid로 캡슐화 하는 것을 특징으로 하는
    소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 컨테이너와 top lid는 생체 적합성 소재인 세라믹 알루미나로 형성되는 것을 특징으로 하는
    소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 서브스트레이트 층과 슈퍼스트레이트 층은 ROGERS ULTRALAM 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는
    소형 듀얼 밴드 임플란트 안테나 시스템.
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