Geri Dön

Bow-tie antenna and phantom materials for breast hyperthermia treatment

Meme kanserinde hipertermi tedavisi için papyon anten tasarımı ve meme fantomuna ait malzemeler

PDF İndir

  1. Tez No: 657959
  2. Yazar: TAHA AL-ARS
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ TUBA YILMAZ ABDOLSAHEB
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: İletişim Bilimleri, Communication Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Telekomünikasyon Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 77

Özet

Bu çalışmada, laboratuvarda hipertermi araçları geliştirmek için bir hedef sunduk. İlk bölüm, yeni malzemelerle yeni bir fantom üretmektir. Daha yüksek kaynama noktalarına sahip olan su ve yağa yakın bir geçirgenlik ve iletkenlik özellikleri sağlayan malzemeleri bulmak için birçok malzemenin dielektrik özelliklerini test ederek başladık. Bu testlerin amacı üreteceğimiz yeni fantomun uzun ömürleri olabilmesi ve daha yüksek sıcaklıkları yönetebilmesi idi. Tüm sonuçları karşılaştırarak, uygulama gereksinimlerimizi karşılayan yeni bir fantom üretmeye başladığımızda ne tür malzemeler kullanabileceğimize dair net bir görüş elde ettik. Bunlara ek olarak, bir karışımın geçirgenliği hakkında bize iyi bir tahmin veren formülleri aramaya başladık. Potansiyel olarak heterojen meme dokusunun dielektrik özellikleri elektromanyetik modelleme açısından oldukça basit bir şekilde ifade edilebilir ve heterojen meme dokusu tek bir homojen malzeme olarak temsil etmek için kullanılır. Deneyler, üç farklı çözüm kombinasyonu için beş farklı formül uygulayarak başlar. Geçirgenlik özelliklerini zaten bildiğimiz iki malzemenin farklı yüzdelerde karıştırılmasıyla bir karışım elde ettik. Sonuçlar, Lichtenecker denklemine %10 hata yüzdesi ile gerçek ölçülen değere yakın bir geçirgenlik verildiğini göstermektedir. Sonuç olarak, bu bölüm daha yüksek sıcaklıklar ve uzun ömür ile başa çıkabilecek yeni bir fantom üretmek için kullanabileceğimiz yeni malzemeleri sundu. Ardından, bu çalışma hipertermi uygulamaları için kullanılabilecek bir antenin tasarımını sunar. Tasarlanan anten, 900 MHz çalışma frekansı ve geniş bant genişliği ile kayıplı ortamda (göğüs) yayılmalıdır. Bu bölüm iki bölüme ayrılmıştır papyon anten tasarım prototipi ve optimize edilmiş tasarım. İlk papyon anteni, bir hipertermi uygulamasında temel anten elemanı olarak çalışmak üzere tasarlanmıştır. Antenin ışıma kolları uygun şekilde şekillendirilerek, oluklar ve kısa pinler dahil edilerek elde edilen istenen çalışma frekansı elde edildi. Anten, damıtılmış suya batırıldı ve 104.0 mm'ye eşit bir yüksekliğe ve 7.0 mm'ye eşit bir soğutma sistemine sahip kayıplı bir ortamda (CST'de göğüs prototipi) simüle edildi. Sonuçlar, 900 MHz'de çalışma frekansı ve kayıplı bir ortamda yayılma gibi uygulama gereksinimlerimizi karşılamak için uygun olan -20 dB S11 ile 0,255'lik bir kazanç göstermektedir. Tüm bu sonuçlar, çalışmalarımızı bir adım daha ileri götürmemizi ve antenin yönlülüğünü ve kazancını arttırmak için çalışma frekansının bant genlişliğini ve anten boyutlarını iyileştirmemizi teşvik ediyor. Anten tasarımının ikinci bölümünde, ilk tasarımda karşılaştığımız sınırlamaları aşmaya odaklandık. Antenin boyutlarını optimize ederek, antenin bant genişliğini artırmayı başardık. Daha sonra pin sayısını, zeminin şeklini ve damıtılmış suyun boyutunu değiştirerek sistemi optimize ettik. Bu sayede çok daha iyi sonuçlar aldık. Bu noktada 900 MHz'de çalışan, 2,3 GHz'e yakın geniş bant genişliğine sahip olmasının yanında daha iyi kazanç ve iletkenliğe sahip bir antenimiz var.

Özet (Çeviri)

In this work, we presented a goal for developing hyperthermia tools in the laboratory. The first part is to fabricate a new phantom with new materials. We started by testing the dielectric properties of many other materials to find materials that give us a permittivity and conductivity close to water and oil with higher boiling points to ensure that the new phantom can handle higher temperatures with a more extended shelf-life. By comparing all the results, we ended up with a clear view of what kind of materials we can use when we start to fabricate a new phantom that meets our application requirements. Additionally, we began searching for formulas that give us a good estimation for the permittivity of a mixture. It is also used to represent the heterogeneous breast tissue as a single homogeneous material that can potentially mean the heterogeneous breast tissue's dielectric properties in rather a simple way in terms of electromagnetic modeling. The experiments start by applying five different formulas for three different combinations of solutions. The mixtures made by mixing two materials with different percentages, which we know their permittivities. The results show that the Lichtenecker equation is given close permittivity to the real measured value with an error percentage of 10%. In conclusion, this section presented new materials that we can use to fabricate a new phantom. That can handle higher temperatures and a more extended shelf-life. Next, it presents the design of an antenna that can be utilized for hyperthermia applications. The designed antenna has to radiate in lossy medium ( breast ), with a 900MHz operating frequency and wide bandwidth. This section has divided into two parts: the Bow-tie antenna design prototype and the optimized design. The first Bow-tie antenna is designed to work as the foundation antenna element in a hyperthermia application. Matching was achieved the desired operating frequency, which is achieved by appropriately shaping the antenna's radiating arms and including corrugations and short pins. The antenna was immersed in distilled water and simulated in a lossy medium( breast prototype in CST) with height equal to 104.0 mm and a cooling system equal to 7.0 mm. The results show a 0.255 gain with -20 dB S11, which is suitable for meeting our application requirements, such as operating frequency at 900 MHz and radiating in a lossy medium. All these results encourage us to take our work to a further step and improve the bandwidth of the operating frequency and the antenna's dimensions. In order to make it easier to enhance the antenna's directivity and gain. In the second section of the antenna design, we focused on overcoming the limitation we had face in the first design. By optimizing the dimensions of the antenna, we were able to increase the bandwidth of the antenna. Then we optimized the system by changing the number of pins, the ground's shape, and the distilled water's size. We ended with much better results. At this point, we have an antenna operating at 900MHz, with a wide bandwidth close to 2.3 GHz with better gain and conductivity.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    664068

    A bowtie based quasi-yagi antenna design for microwavehyperthermia applications of breast cancer

    Meme kanseri tedavisinde mikrodalga hipertermi uygulamaları için papyon tabanlı quası-yagı anten tasarımı

    AYŞE IŞIK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ TUBA YILMAZ ABDOLSAHEB

  2. Tez No

    796897

    Design a bow-tie antenna and breast prototype for hyperthermia application

    Payyonlu bir anten ve göğme tasarlayın hipertermi uygulaması için prototip

    ABDULLAH İSAM MOSA AL-ARAJİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş Üniversitesi

    Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GALİP CANSEVER

  3. Tez No

    476150

    Optimization of patch antennas for next generation mobile communication systems

    Gelecek nesil mobile haberleşme sistemleri için yama anten optimizasyonu

    ALI IHSAN NAJI AL-HUSSEIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolErciyes Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. BİLAL BABAYİĞİT

  4. Tez No

    540814

    Low-cost microstrip patch array antenna for X band satellite applications

    X band uydu uygulamaları için düşük maliyetli mikroşerit yama anten tasarımı

    MUHİTTİN MERT KUZER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İletişim Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM AKDUMAN

  5. Tez No

    428470

    Development of a wideband direction finding system

    Geniş bantlı yön bulma sisteminin geliştirilmesi

    MEHMET EMİN ÖZTÜRK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFatih Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERDAL KORKMAZ

Geri Dön