gh АНТЕННЫ ВНУТРИ НАС

Исключительно полезную вещь разрабатывают сотрудники ВНИИ технической физики им. академика Е.И. Забабахина. Это миниатюрные антенны, предназначенные для работы в сложных условиях организма человека. Такие антенны смогут обеспечить непрерывную радиосвязь связь между устройствами, имплантированными в организм пациента, в том числе - кадриостимуляторами, и медиками. Если ученым удастся реализовать задуманное, у одних пациентов жизнь станет просто гораздо комфортнее, а другим ее вообще удастся спасти. Информация об этой разработке размещена в разделе перспективных исследований сайта Международного научно-технического центра (www.istc.ru).

"В последнее время электронные устройства медицинского назначения, в том числе разнообразные физиологические датчики, инсулиновые помпы, кардиостимуляторы и дефибрилляторы становятся не просто небольшими, а миниатюрными.- говорит старший научный сотрудник, кандидат технических наук Лидия Львова. Хирурги вводят их в организм пациента, и дальше эти устройства действуют совершенно автономно - наблюдают за работой тех или иных органов человека или, при необходимости, обеспечивают коррекцию их работы по программе, Информацию, полученную таким устройством, в принципе можно сохранить в специальном модуле памяти, и затем проанализировать - это на тот случай, если состояние пациента изменилось, и устройство нужно соответственно перепрограммировать.

К сожалению, в большинстве случаев для этого приходится устройство из тела пациента извлекать, а сделать это не всегда возможно. Более того, в ситуации, требующей срочного вмешательства, но не предусмотренной программой, устройство становится просто бесполезным. Другое дело, если бы работой устройства можно было бы управлять на расстоянии - по радио. Тогда врач прямо с дистанционного пульта управления мог бы не только получить информацию о текущем состоянии здоровья пациента, но и мгновенно, в случае необходимости, принять необходимые меры".

Следовательно, нужны миниатюрный передатчик и миниатюрная же приемно-передающая антенна. Сделать необходимую антенну оказалось сложно. В отличие от антенн, скажем, в сотовых телефонах, им придется работать не на воздухе, а в сложной среде организма - грубо говоря, в окружении крови, костей, мышц и так далее, то есть в среде, прозрачной для радиоволн далеко не всех диапазонов. Наконец, антенна должна обладать достаточно высоким коэффициентом передачи электромагнитной энергии - чтобы она как можно эффективнее использовала ресурс источника энергии, обеспечивая максимальную продолжительность непрерывной работы. Иными словами, такая антенна должна быть и маленькой, и достаточно мощной - чтобы "пробить" ткани организма и без потерь донести до врача необходимую информацию. При этом следует помнить, что не все частоты разрешены для медицинского применения - а только частоты 402-405 МГц (стандарт MICS), 433-434 МГц или 2.45 ГГц

С точки зрения физики эти требования весьма противоречивы. "Известно, что размеры эффективной антенны пропорциональны длине волны излучения в среде, окружающей антенну, и приблизительно равны ее четверти, - объясняет Л.А. Львова. Очевидно, что минимальными размерами будет обладать антенна с рабочей частотой 2.45 ГГц. Но электромагнитное излучение этого диапазона сильно затухает в такой проводящей среде, как ткани живого организма. А на частоте 400-450 МГц размеры традиционной микрополосковой антенны с учетом укорочения в среде составят приблизительно 6-7 см, что, конечно, слишком много".

Как же сделать маленькую, но эффективную антенну? Очевидно, сводится к тому, чтобы смоделировать антенну, имплантированную в теле человека, определить (расчетным путем и путем измерений) ее эффективность и выбрать оптимальный тип антенны, ее геометрию и материалы. По силам ли учеными из ВНИИТФ эта задача? И они, и эксперты МНТЦ в этом не сомневаются. С одной стороны, в разработке миниатюрной антенны будут принимать участие ведущие специалисты РФЯЦ-ВНИИТФ, за плечами которых - 50-летний опыт работы в области антенной техники. С другой стороны, в Институте есть необходимая техническая база: безэховое помещение, автоматизированный стенд антенных измерений, производственная и технологическая база для изготовления антенн. Есть и необходимые компьютерные программы, как разработанные самостоятельно, так и приобретенные. Определенный "задел", как говорят ученые, и теоретический, и практический, у них тоже есть. Все эти составляющие позволяют надеяться на успех. На то, что миниатюрная антенна для кардиостимуляторов и других имплантируемых устройств, будет сделана на Урале - во ВНИИ теоретической физики.

***