Построение гибких конформных антенн для измерения собственного излучения головного мозга

Постановка проблемы. Для измерения собственного излучения тканей головного мозга в СВЧ-диапазоне необходимо разработать антенны, которые имеют хороший контакт с тканями головного мозга и высокую глубину измерения, поскольку между тканями головного мозга и апертурой антенны располагаются кости черепа, кожа, жировой слой и мышцы. Создание конформных гибких печатных антенн с высокой глубиной измерения позволяет решить эту проблему и разработать медицинские приборы для измерения собственного излучения головного мозга методом микроволновой радиотермометрии. Цель работы - рассмотрение возможности создания конформных гибких печатных антенн с высокой глубиной измерения для проведения обследования головного мозга методом микроволновой радиотермометрии. Результаты. Проведено математическое моделирование собственного электромагнитного излучение тканей головного мозга на основе численного решения уравнения Максвелла. Проведена оценка эффективности антенны, характеризующей долю мощности, которая поступает в антенну из тканей головного мозга, по сравнению ко всей мощности, поступающей в антенну. Показано, что рассмотренная гибкая антенна имеет существенно более высокую эффективность по сравнению с широко известной спиральной антенной. Практическая значимость. Проведенные исследования продемонстрировали возможность создания гибких конформных антенн с высокой глубиной измерения, позволяющих принимать шумовой сигнал из тканей головного мозга. Это открывает возможность создания медицинских приборов для измерения собственного электромагнитного излучения тканей головного мозга, мониторинга температуры головного мозга, функциональной диагностики различных заболеваний головного мозга.

To measure the self-radiation of brain tissues in the microwave range, it is necessary to develop antennas that have good contact with the tissues of the head and a high measurement depth, since the skull bones, skin, fat layer and muscles are located between the brain tissues and the antenna aperture. Conformal flexible printed antennas with a high measurement depth can solve this problem and allow the development of medical devices for measuring the self- radiation of the brain using microwave radiometry. Purpose - to consider the possibility of creating conformal flexible printed antennas with a high measurement depth for conducting brain examination using microwave radiometry. Mathematical modeling of the self-electromagnetic radiation of brain tissues was carried out based on the numerical solution of the Maxwell equation. The efficiency of the antenna, which characterizes the share of power that enters the antenna from the brain tissues, in relation to the total power that enters the antenna, is estimated. It is shown that the considered flexible antenna has a significantly higher efficiency compared to the well-known log-spiral antenna. The conducted studies have demonstrated the possibility of creating flexible conformal antennas with a high measurement depth, which allow receiving a noise signal from brain tissues. This opens up the possibility of creating medical devices for measuring the intrinsic electromagnetic radiation of brain tissues, for monitoring brain temperature, and for functional diagnostics of various brain diseases.