Vücut içi haberleşmenin iletim hattı modeli ile incelenmesi

Abstract

Teknolojinin gelişmesi ile birlikte, insan vücudu iletim hattı şeklinde modellenerek elektriksel veri sinyallerinin hava yerine dokuda iletilmesine olanak sağlanmıştır. Bu durum, ilgilenilen dokunun farklı frekanslardaki elektriksel ve fizyolojik özelliklerine bağlıdır ve vücut içi haberleşme olarak adlandırılmaktadır. Vücut içi haberleşme, problem senaryosunun tanımına göre farksal bağlaşımlı ve sığa bağlaşımlı olmak üzere iki ana alt başlığa ayrılmaktadır. Bu tez çalışmasında, farksal bağlaşımlı vücut içi haberleşme konusu hesaplamalı mühendislik yaklaşımları sayesinde hem analitik hem de nümerik yöntemlerle incelenmiştir. Analitik yöntemlerle gerçekleştirilen çalışmalarda, deri katmanının iletim hattı modeli incelenmiştir ve buna bağlı olarak sinyalin devre modelindeki davranışı ele alınmıştır. Nümerik analizler için sonlu elemanlar yöntemini temel alan simülasyonlar ve iletim hattının zaman düzleminde sonlu farklar yöntemi ile çözümü yapılmıştır. İncelemeler sırasıyla 1 MHz, 10 MHz ve 21 MHz frekanslarında gerçekleştirilmiştir. Zaman düzleminde sonlu farklar yöntemi tabanlı incelemeler sonucunda, sinyal iletiminin frekans ve doku parametrelerine bağlı olduğu gözlenmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi tabanlı simülasyonlar sayesinde, araştırmacılar tarafından karşılaşılabilecek farklı durumlar ele alınmıştır. Doku modeli olarak çok katmanlı silindirik kol modeli incelenmiştir ve sırasıyla deri, yağ, kas, sert kemik ve süngerimsi kemik olarak modellenmiştir. Söz konusu simülasyonlar, dokuda gözlenen sinyal davranışının farklı frekanslarda farklı sonuçlara sebep olduğunu göstermiştir ve ortamın elektriksel özellikleri ile ilişkilendirilmiştir. 1 MHz, 10 MHz ve 21 MHz frekansındaki kaynak sinyaline sahip sonuçlar karşılaştırıldığında; dokuların elektriksel özelliklerinin ilgilenilen frekanslardaki eğiliminin farklı olduğu, bunun sonucunda da hem sinyalin davranışının hem de iletim hattı modelinin değiştiği gözlenmiştir.