Проєктування та впровадження фрактальної біосенсорної антенної системи на основі дерева для бездротового дистанційного моніторингу пацієнтів
| Автори | Z. Mezache1, M. Berka2, J. Tao3, B. Bouleguereb1 |
| Афіліація |
1Інститут оптики та точної механіки, Університет Ферхат Аббас Сетіф 1, Сетіф, Алжир 2Кафедра електротехніки, Університет Мустафи Стамбулі, 29000 Маскара, Алжир 3LAPLACE, INP-ENSEEIHT, 2 Rue Camichel, 31071 Тулуза, Франція |
| Е-mail | zinemezaache@yahoo.fr |
| Випуск | Том 17, Рік 2025, Номер 2 |
| Дати | Одержано 10 січня 2025; у відредагованій формі 15 квітня 2025; опубліковано online 28 квітня 2025 |
| Цитування | Z. Mezache, M. Berka, J. Tao, B. Bouleguereb, Ж. нано- електрон. фіз. 17 № 2, 02003 (2025) |
| DOI | https://doi.org/10.21272/jnep.17(2).02003 |
| PACS Number(s) | 84.40. Ba |
| Ключові слова | Arduino-орієнтований моніторинг пацієнтів, Фрактальна антена (2) , Модуль NRF24L01+, Дистанційний моніторинг здоров'я, Біосенсор на основі фракталу дерева. |
| Анотація |
Ця робота представляє інноваційну інтеграцію модуля NRF24L01+ із фрактальною антеною у формі дерева, спеціально розробленою для покращеного бездротового біомедичного зв’язку в діапазоні 2,5 ГГц. Запропонована конструкція забезпечує збільшену дальність та високу чутливість завдяки оптимізованій геометрії антени та стратегічному розміщенню, підтвердженому тестуванням за допомогою mini VNA. Відмінною особливістю цієї системи є подвійна функціональність антени: вона виконує роль як комунікаційного пристрою, так і біосенсора, демонструючи чутливість 0,1037 ГГц/RIU для виявлення захворювань та моніторингу стану пацієнта. Використання фрактальної геометрії дозволяє антені працювати в мультидіапазонному режимі, зберігаючи компактні розміри, що робить її ідеальною для носимих медичних пристроїв. При інтеграції з Arduino-орієнтованою системою розробка забезпечує збір та передавання фізіологічних даних у реальному часі з високою надійністю, що підтримується спеціальним програмним забезпеченням для обробки та візуалізації даних. Модуль NRF24L01+, оснащений зовнішньою антеною SMA та регульованою потужністю передавання до + 20 дБм, забезпечує виняткову чутливість – 92 дБм і підтримує дальність зв’язку до 800 м за оптимальних умов. Повна система працює з мінімальним енергоспоживанням, одночасно забезпечуючи безпеку передавання даних, що робить її особливо цінною для безперервного дистанційного моніторингу пацієнтів, зокрема у карантинних умовах. Експериментальні результати показують високу відповідність між моделюванням і виміряними параметрами, а виготовлена антена досягла коефіцієнта зворотних втрат – 50,08 дБ на частоті 2,5 ГГц, що підтверджує її ефективність для біомедичних застосувань. Ця інтеграція є значним кроком уперед у розвитку бездротових біосенсорних технологій, пропонуючи практичне рішення для систем телеметрії наступного покоління, що відповідає зростаючому попиту на надійні дистанційні системи моніторингу здоров'я. |
|
Перелік посилань |
Інші статті цього номера
1) Інновації та застосування у технологіях наносенсорів: короткий огляд [02001-1-02001-10]2) Прогнозування фізичної поведінки модифікованої вісмутом халькогенідної системи Se-Ge [02002-1-02002-4]
3) Кубічно-нелінійна теорія супергетеродинного параметричного H-убітронного ЛВЕ з секцією підсилення повздовжніх хвиль просторового заряду [02004-1-02004-6]
4) Вплив взаємодії між адсорбованими частинками та підкладкою на статистичні властивості поверхневих структур при конденсації [02005-1-02005-6]
5) Вплив геометрії на термоплазмонні явища у металевих наночастинках [02006-1-02006-11]
6) Удосконалений підсилювач чутливості малої потужності з використанням методу від-новлення рівнів та порівняння продуктивності з існуючими топологіями за технологією 32 нм [02007-1-02007-8]
7) Моделювання і аналіз тепловідведення в компактних маршрутизаторах: ефективність радіаторів та корпусних перфорацій [02008-1-02008-8]
8) Трансляційні двійники та незвичайна класифікація нітратів двовалентних елементів [02009-1-02009-4]
9) Особливості окиснення та відпалу наночастинок заліза, отриманих способом EB-PVD на підкладці, що обертається [02010-1-02010-6]
10) Характеристика та оптимізація Si0.75Ge0.25-FinFET на основі робочої температури та довжини затвора [02011-1-02011-7]
11) Вплив тривалості імпульсу лазерної абляції на морфологічні властивості наночастинок золота, нанесених на пористий кремній [02012-1-02012-6]
12) Вплив лазерного термоциклювання на еволюцію структури ітриботехнічні властивості плазмових покриттів [02013-1-02013-5]
13) Вплив одноосного стиснення на умови збудження та параметри низькочастотних автоколивань струму в компенсованому кремнії [02014-1-02014-6]
14) Відбиття двостороннього пористого кремнію з макропорами або нанодротинами [02015-1-02015-7]
15) Проектування та моделювання мікросмужкової патч-антени для міжповітряного зв’язку в УВЧ, L-діапазоні та S-діапазоні [02016-1-02016-7]
16) Оцінка комплексної діелектричної проникності будівельних матеріалів на частотах X-діапазону [02017-1-02017-5]
17) Нова конфігурація низькочастотного фільтра (LPF) на основі квадратних додаткових розщеплених кільцевих резонаторів (CSRR) [02018-1-02018-5]
18) Широкосмугова щілинна мікросмужкова антена з дефектною опорною поверхнею (DGS) для високошвидкісних міліметрових застосувань 5G [02019-1-02019-5]
19) Дослідження елементного складу тонких нанокристалічних плівок сплавів CoNi та FeNi методом рентгеноспектрального мікроаналізу [02020-1-02020-8]
20) Двосмуговий поляризаційно-нечутливий метаматеріальний поглинач на основі діоксиду ванадію для терагерцових застосувань [02021-1-02021-5]
21) Одноелементна 6,6 ГГц 2 x 4 масивна антена MIMO в пристроях 6G [02022-1-02022-5]
22) Тридіапазонна квадратна багатослотова патч-антена з дефектною заземлювальною структурою для застосувань у діапазонах C, X та Ku [02023-1-02023-5]
23) Проектування та розробка чотириелементної багатодіапазонної мікросмужкової антени MIMO для застосувань LTE/5G [02024-1-02024-6]
24) Ультрафіолетовий фотодетектор на основі наноструктурованих плівок йодиду міді, нанесених автоматичним методом SILAR [02025-1-02025-7]
25) Багатодіапазонна робоча антена в ультраширокосмуговому (UWB) діапазоні з підходом до модифікації підкладки [02026-1-02026-6]
26) Модель контролю якості електровідцентрових нанофібрових матеріалів на основі аналізу зображень [02027-1-02027-6]
27) Стійкість до високотемпературної газової корозії хромоалітованих покриттів з шаром (Ti, Zr)N на нікелі [02028-1-02028-7]
28) Енергоефективне проєктування FPGA через динамічне масштабування напруги та частоти для носимих пристроїв [02029-1-02029-6]
29) Перспективи спінтроніки на основі напівгейслерового сплаву MnAuSn: дослідження магнітних та електронних властивостей за допомогою DFT і гібридних функціоналів [02030-1-02030-5]
30) Температурний коефіцієнт опору нанорозмірних матеріалів для елементів гнучкої електроніки [02031-1-02031-4]
31) Вплив типу золи та матриці на теплопровідність полімерних композитів [02032-1-02032-6]
