Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

Electromagnetic radiation efficiency of body-implanted devices

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F49777513%3A23220%2F18%3A43953801" target="_blank" >RIV/49777513:23220/18:43953801 - isvavai.cz</a>

  • Výsledek na webu

    <a href="https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.9.024033" target="_blank" >https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.9.024033</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevApplied.9.024033" target="_blank" >10.1103/PhysRevApplied.9.024033</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    Electromagnetic radiation efficiency of body-implanted devices

  • Popis výsledku v původním jazyce

    Autonomous wireless body-implanted devices for biotelemetry, telemedicine, and neural interfacing constitute an emerging technology providing powerful capabilities for medicine and clinical research. We study the through-tissue electromagnetic propagation mechanisms, derive the optimal frequency range, and obtain the maximum achievable efficiency for radiative energy transfer from inside a body to free space. We analyze how polarization affects the efficiency by exciting TM and TE modes using a magnetic dipole and a magnetic current source, respectively. Four problem formulations are considered with increasing complexity and realism of anatomy. The results indicate that the optimal operating frequency f for deep implantation (with a depth d3 cm) lies in the (108-109)-Hz range and can be approximated as f=2.2×107/d. For a subcutaneous case (d3 cm), the surface-wave-induced interference is significant: within the range of peak radiation efficiency (about 2×108 to 3×109 Hz), the max-to-min ratio can reach a value of 6.5. For the studied frequency range, 80%-99% of radiation efficiency is lost due to the tissue-air wave-impedance mismatch. Parallel polarization reduces the losses by a few percent; this effect is inversely proportional to the frequency and depth. Considering the implantation depth, the operating frequency, the polarization, and the directivity, we show that about an order-of-magnitude efficiency improvement is achievable compared to existing devices.

  • Název v anglickém jazyce

    Electromagnetic radiation efficiency of body-implanted devices

  • Popis výsledku anglicky

    Autonomous wireless body-implanted devices for biotelemetry, telemedicine, and neural interfacing constitute an emerging technology providing powerful capabilities for medicine and clinical research. We study the through-tissue electromagnetic propagation mechanisms, derive the optimal frequency range, and obtain the maximum achievable efficiency for radiative energy transfer from inside a body to free space. We analyze how polarization affects the efficiency by exciting TM and TE modes using a magnetic dipole and a magnetic current source, respectively. Four problem formulations are considered with increasing complexity and realism of anatomy. The results indicate that the optimal operating frequency f for deep implantation (with a depth d3 cm) lies in the (108-109)-Hz range and can be approximated as f=2.2×107/d. For a subcutaneous case (d3 cm), the surface-wave-induced interference is significant: within the range of peak radiation efficiency (about 2×108 to 3×109 Hz), the max-to-min ratio can reach a value of 6.5. For the studied frequency range, 80%-99% of radiation efficiency is lost due to the tissue-air wave-impedance mismatch. Parallel polarization reduces the losses by a few percent; this effect is inversely proportional to the frequency and depth. Considering the implantation depth, the operating frequency, the polarization, and the directivity, we show that about an order-of-magnitude efficiency improvement is achievable compared to existing devices.

Klasifikace

  • Druh

    J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    20201 - Electrical and electronic engineering

Návaznosti výsledku

  • Projekt

    <a href="/cs/project/LO1607" target="_blank" >LO1607: RICE – Nové technologie a koncepce pro inteligentní průmyslové systémy</a><br>

  • Návaznosti

    P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2018

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název periodika

    Physical Review Applied

  • ISSN

    2331-7019

  • e-ISSN

  • Svazek periodika

    9

  • Číslo periodika v rámci svazku

    2

  • Stát vydavatele periodika

    US - Spojené státy americké

  • Počet stran výsledku

    12

  • Strana od-do

    1-12

  • Kód UT WoS článku

    000426346700002

  • EID výsledku v databázi Scopus

    2-s2.0-85043480902