MEMS based multi – channel piezoelectric acoustic transducer for fully implantable cochlear implants
Tamamen implante koklear implantlar için MEMS tabanlı çok kanallı pizeoelektrik akustik dönüştürücü
- Tez No: 641206
- Danışmanlar: PROF. DR. HALUK KÜLAH
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Bu tezde, duyulabilir frekans aralığında çalışan kokleanın çalışmasını taklit edebilen MEMS tabanlı ince piezoelektrik katmanlara sahip çok kanallı tramplen dönüştürücü sunmaktadır. Bu yapı gelen ses dalgasını farklı frekanslarda sallanabilen sekiz adet tramplen yapıyla mekaniksel olarak filtreler. Dönüştürücü 5×5×0.6 mm3 ve 4.8 mg aktif boyutları ile orta kulak boşluğuna implante edilmek için uygundur. Tramplen yapıların rezonans frekansları ve çıkış voltajları Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak modellenmiştir. Mekanik uyarma deneyleri, bu dönüştürücünün 0.1 g ivme uygulandığında 139.36 mVpp'a kadar çıkabildiğini göstermiştir. Bu test sonuçları frekans (% 97) ve çıkış gerilimi (% 89) açışından model ile tutarlıdır. Bu dönüştürücü ayrıca, yapay timpanik membran ve esnek bağlantı yapıları içeren bir test ortamında, üzerine 100 dB ses basıncı uygulandığında 50.7 mVpp'a kadar voltaj oluşturabilmektedir. Bu akustik ve mekanik çıkış voltajları, literatürde kaydedilen en yüksek çıkış değerleridir. Ayrıca, literatürde ilk kez bir akustik dönüştürücü konuşma sinyali ile uyarıldı ve oluşturulan sinyaller yazılım aracılığıyla yeniden birleştirildi. Bu sinyallerin spektrogramı gerçek ses ile benzer salınımlar gösterdi ve yeniden çalınan ses anlaşılabilirdi. Bağımsız testlerin yanı sıra dönüştürücü stimülasyon devreleri ile yapay ve canlı ortam üzerinde test edildi. Bu sistem 50 dB dinamik aralıkta gerekli uyarma sinyallerini oluşturabildi. Son olarak kapsanan frekans bantlarını genişletebilecek ve bu sayede işitme kalitesini arttırabilecek bir tramplen yapı önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents multi-channel acoustic MEMS transducer that is able to work within the audible frequency range (250-5500 Hz) and mimic the operation of a cochlea by filtering incoming sound. This transducer is composed of eight thin film piezoelectric cantilever beams possessing different resonance frequencies. The transducer is well suited to be implanted in a middle ear cavity with an active volume of 5×5×0.6 mm3 and 4.8 mg. Resonance frequencies and piezoelectric outputs of the beams are modeled by using Finite Element Method (FEM). Vibration experiments showed that the transducer was capable of generating up to 139.36 mVpp under 0.1 g excitation. Test results are consistent with FEM model on frequency (97%) and output voltage (89%) values. It was also tested with acoustical excitation in a test setup including artificial tympanic membrane and flexible connection equipment. In that case, it generated up to 50.7 mVpp under 100 dB Sound Pressure Level (SPL). Output voltages observed in acoustical and mechanical characterizations are the highest reported ones to the best of my knowledge. For the first time in the literature, acoustical transducer was excited with speech sound and recovered by using software. Spectrograms of recorded and recovered signals showed close patterns. Moreover, recovered sound was recognizable. Beside stand-alone tests, in-vivo and in-vitro tests have been conducted with stimulation circuits. This stimulation system can operate in 50 dB dynamic range. Finally, a new beam structure is proposed to improve hearing quality by expanding the covered bands as a future work.
Benzer Tezler
- MEMS based thin film piezoelectric multi-channel transducer for sensing and filtering ossicular vibration
Kemikçik titreşimini algılamak ve filtrelemek için MEMS tabanlı ince film piezoelektrik çok kanallı dönüştürücü
MUHAMMED BERAT YÜKSEL
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK KÜLAH
- MEMS based multi-mode multi-channel piezoelectric sensor for fully implantable cochlear implants
Tamamen implante koklear implantlar için MEMS tabanlı çok modlu çok kanallı piezoelektrik sensör
FEYZA PİRİM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK KÜLAH
DOÇ. DR. MEHMET BÜLENT ÖZER
- Development of resonance tracking and optical readout methods for MEMS sensor arrays
MEMS sıra-algılayıcılar için tınlaşım takip ve optik okuma yöntemlerinin geliştirilmesi
ARİF MUSTAFAZADE
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Design and simulation of an auscultation data acquisition system on a single integrated chip
Bir stetoskop ses verisi edinimi sisteminin tümleşik devre üzerinde tasarım ve simülasyonu
KEREM KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP YASEMİN KAHYA
PROF. DR. GÜNHAN DÜNDAR
- Tüberküloz teşhisi için kullanılmak üzere mikro ısıtıcı tasarlanması karakterizasyonu ve üretimi
Microheater design production and characterisation for using in tuberculosis detection
MUHAMMED BEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON