An electromagnetic MEMS-based resonator design for catheter tracking in MRI
MRG için kateter takibi amaçlı elektromanyetik MEMS-tabanlı rezonatör tasarımı
- Tez No: 338830
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ARDA DENİZ YALÇINKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Damar içi tıbbi müdahaleri manyetik rezonans görüntüleme (MRG) altında yapmak birçok açıdan avantajlıdır. Bu konuda, MRG uyumlu kateterlerin eksikliği önemli bir sorundur. Bu tez çalışmasında, MRG uyumlu kateter takibi amacıyla geliştirilen MEMS rezonatör yapılarının tasarım, üretim ve karakterizasyonuna değineceğiz. Bu yapılar için tahrik mekanizması Lorentz kuvvetine dayanmaktadır. Kuvveti oluşturan akım kateterin yer bilgisini taşımaktadır. Bu çalışmanın asıl özgün yönü ise tahrik mekanizmasında MRG cihazı içerisindeki manyetik alandan faydalanılmasıdır. Bu halihazırda var olan çok güçlü manyetik alanın kullanılması düşük güç kullanımının önünü açmaktadır. Bununla birlikte, MRG dışına sinyalleri optik yöntemlerle aktarmak, metal kablo kullanımını önleyerek, bu hatlardaki ısınma probleminin önüne geçmektedir. Bu çalışmada lazer Doppler titreşimölçümü ve kırınım ızgarası girişimöl-çümü yöntemleri üzerinde durulmaktadır. Bu konuda gerekli teorik bilgi tezde ve-rilmiştir. Yapıların dinamik özellikleri sonlu eleman analizi simülasyonları ile incelenmiştir. Üç maskeli bir üretim süreci geliştirilmiş ve temizodadaki süreç açıklanmıştır. Sonuç olarak bizim için gerekli en yüksek ayrıntı seviyesi olan 4 µm periyot ve %50 boşluk değerine sahip kırınım ızgaraları başarıyla üretilmiştir. Karakterizasyon aşama-sında yapıların dinamik karakterleri tespit edilmiştir. Sonuçlar yapıların elektromanye-tik tahrik mekanizması ile çalışabildiklerini ve bunun optik olarak algılanabildiğini göstermektedir. İlgilenilen frekans aralığında, 0.13 T manyetik alan ve 0.4 mA rms akımı için, işaret-gürültü oranı 20 üstü olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
Using Magnetic Resonance Imaging (MRI) in minimally invasive medical procedures has many advantages, such as the elimination of ionizing radiation and increased soft tissue contrast. However, the lack of MRI-compatible catheters is a significant issue for MRI-based endovascular applications. In this thesis, we present design, fabrication, and characterization of MEMS resonator structures, which are intended to be used in a catheter tracking system for MRI. The actuation mechanism is based on Lorentz force, where a driving current carries the position information for the catheter. Novelty of this work is the utilization of the huge DC magnetic field present in MRI for actuation, which leads to a low-power solution. Moreover, using optical techniques to transfer the signal to the outside of the MRI environment eliminates the use of metal wires, which cause heating problem in MRI. We designed devices for two different optical readout methods, namely laser Doppler vibrometry (LDV) and diffraction grating interferometry (DGI). The necessary theoretical background for the design along with the analytical calculations is given in this thesis. Dynamic characteristics of resonators are also investigated by FEA simulations. A three-mask procedure is developed to fabricate the devices and the details of the fabrication process in cleanroom are explained. We achieved to define grating elements with 4 µm period and 50 % fill factor, which is the highest resolution required for the fabrication of the devices. In characterization stage, the dynamic characteristics of the fabricated devices are obtained. The results show that the devices can indeed be actuated by Lorentz force and the produced mechanical signal can be detected using optical methods. We measured the signal-to-noise ratio to be at least 20 throughout the frequency range of interest, for 0.13 T magnetic field strength and 0.4 mA rms driving current.
Benzer Tezler
- Bioapplications of integrated MEMS catheter tracking system for MRI and split ring resonator based glucose sensor
MRG için MEMS tümleşik kateter takip sistemi ve yarık halka çınlayıcı temelli glukoz sensörü biyouygulamaları
EMRE KUŞAKCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilim ve TeknolojiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARDA DENİZ YALÇINKAYA
- Electroplating RF MEMS resonators and optical characterization
RF MEMS çınlayıcıların elektrokaplaması ve optik belirlemesi
MOHAMMAD HOSSEIN MAZAHERI KOUHANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARDA DENİZ YALÇINKAYA
- Theoretical and experimental investigation of silicon nanowire waveguide displacement sensors
Eşzamanlı silikon nanokablo dalgakılavuzu yer-değişim algılayıcılarının kuramsal ve deneysel olarak incelenmesi
MUHAMMET MUSTAFA KAYKISIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDAL BULĞAN
- Gerçek zamanlı işletim sistemi tabanlı insansız otonom bir kara taşıtı
An unmanned autonomous land vehicle design based on real time operating system
AYTAÇ MACİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mekatronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİHAT AKKUŞ
DR. HÜSEYİN YÜCE
- Design and fabrication of a low-cost piezoresistive MEMS biosensor for aflatoxin detection
Aflatoksin tespiti için ucuz maliyetli piyezodirenç MEMS biyoalgılayıcı tasarımı ve üretimi
KUTER ERDİL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Biyomühendislikİstanbul Bilgi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YİĞİT DAĞHAN GÖKDEL