A non-resonant kinetic energy harvester for bio-implantableapplications
Biyoimplant uygulamaları için rezonant olmayan ve enerji hasadı yapabilen mikrojeneratör
- Tez No: 528771
- Danışmanlar: Assist. Prof. Dr. MUSTAFA İLKER BEYAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Antalya Bilim Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Gün geçtikçe geliştirilmekte olan elektronik biyoimplantlar birçok sağlık sorununun izlenmesi ve tedavisinde etkin çözümler sunmaktadır. Örnek olarak basınç sensörleri, kalp pilleri, kas uyarıcıları ve glükoz sensörleri kalp rahatsızlıklarından diyabete kadar geniş bir yelpazedeki hastalıkların izlenmesi ve kontrolü için çare olabilecek niteliktedir. Bu aygıtları çalıştırmakta kullanılan piller, sınırlı enerji depolama yetenekleri nedeniyle sıklıkla değiştirilmeye ihtiyaç duymakta ve dolayısıyla bu aygıtların kullanımlarını sınırlandırmaktadırlar. Bu açıdan bakıldığında, vücut hareketlerinden enerji hasadı ile elektrik enerjisi üretmek, söz konusu aygıtların çalıştırılması noktasında alternatif bir çözüm sunmaktadır. Bu projenin amacı insanların normal aktiviteleri sırasındaki vücut hareketlerini vücut içerisindeki herhangi bir noktada elektrik enerjisine dönüştürebilen bir jeneratör geliştirmektir. Jeneratör, vücut ortamına uyumlu olacak şekilde 1 cm3'ten küçük ve biyouyumlu olarak tasarlanmıştır. Yürüme, koşma ve dönme gibi hareketlerin elektrik enerjisine dönüştürülmesi için elektromanyetik indüskiyon prensibi kullanılmıştır. Tasarımın önemli bir unsuru, rezonant olmayan bir yapının kullanılmasıdır. Bu nedenle farklı frekanstaki birçok hareketin elektriğe dönüştürülmesi mümkün olmuştur. Tasarım optimizasyonu için COMSOL programında simülasyonlar yapılmıştır. Jeneratör mikrofabrikasyon ve CNC teknolojileri ile üretilmiştir. Hareketli bir platform kullanılarak yapılan öncü testlerde 6.25 mV açık devre gerilimi ile 0.33 µW güce ulaşılmıştır. Aygıt, gerçek koşullardaki performansını ölçmek için bir bilekliğe entegre edilmiştir. Yürüme sırasında 4.4 mV açık devre voltajı ile 0.14 µW güç değerleri ölçülmüştür. Bu değerlerin koşma aktivitesi sırasında 6.85 mV ile 0.2 µW'a çıktığı görülmüştür. Elde edilen değerlerin artırılması için aygıtın iyileştirilebilir yönleri tartışılmıştır. Bu çalışmada elde edilen sonuçlar, kendi kendine yetebilen ve pil değişimine ihtiyaç duymayan biyoimplantların geliştirilmesi için önayak niteliğindedir.
Özet (Çeviri)
Bio-implantable devices are attracting much attention, as they provide effective solutions for monitoring and treatment of diverse health problems. Examples for already-developed devices include pressure sensors, pacemakers, muscle stimulators, and glucose sensors that can control and monitor diseases ranging from heart-related disorders to diabetes. Batteries that are currently used in bio-implants have limited energy storage capacities, requiring frequent battery replacements and thus limiting the functionality of such medical devices. In this respect, energy harvesting from human body movements offers a promising alternative as on-board power for implantable medical devices. The aim of this project is to develop an implantable power generator capable of converting the kinetic energy existing in body movements into electricity at any part of the body. The generator is designed to be bio-compatible with a volume less than 1 cm3 for implantability. Energy is generated from daily activities such as walking, running, and twisting through the utilization of electromagnetic induction principles. An important aspect of the design is the non-resonant device nature. Accordingly, it is possible to generate energy from a variety of body activities at different frequencies. Simulations were performed on COMSOL software for design optimization. The device was manufactured using a combination of micro-fabrication and CNC technologies. Initial testing on a linear shaker platform resulted in an open circuit voltage and output power of 6.25 mV and 0.33 µW, respectively. The device was integrated on a wristband to test real-life performance. The voltage and power during normal walking were measured to be 4.4 mV and 0.14 µW. These values increased to 6.85 mV and 0.2 µW when running. Several improvements in the design and testing scheme were proposed to take these values at even higher levels. The findings and results reported here are important steps forward to develop electronic self sufficient bio-implants that do not need battery replacements and can generate their own energy autonomously in the body.
Benzer Tezler
- Deprem etkisindeki yapılarda aktif ve pasif kontrol sistemlerinin uygulanması
Başlık çevirisi yok
BARIŞ SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. A. NECMETTİN GÜNDÜZ
- La3Lu2Ga3O12: Cı3+: Nd3+ lazer kristallerinde sıcaklığın Cr3+-Nd3+ enerji transferine etkisi
Başlık çevirisi yok
GÜLEFŞAN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖNÜL ÖZEN
- Selective plasmonic control of excitons and their non-radiative energy transfer in colloidal semiconductor quantum dot solids
Kolloidal yarıiletken kuvantum noktacık filmlerinde ekzitonların seçimli plazmonik kontrolü ve radyasyonsuz enerji transferleri
TUNCAY ÖZEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Supranolecular chemistry of cucurbit[n]uril homologues with a ditopic guest and light emitting conjugated polymers
Kükürbit[n]urillerin bir ditopik misafir molekül ve ışıyan bir konjüge polimer ile süpramoleküler kimyası
MÜGE ARTAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Bölümü
DOÇ. DR. DÖNÜŞ TUNCEL
- Adi ve kısmi diferansiyel denklemlerin tekillik analizleri ve integre edilebilirlikleri
Singularity analysis and integrability of the ordinary and partial di̇fferential equations
ABDULLAH TOPÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Matematikİstanbul Teknik ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET CAN