Geri Dön

MEMS based multi – channel piezoelectric acoustic transducer for fully implantable cochlear implants

Tamamen implante koklear implantlar için MEMS tabanlı çok kanallı pizeoelektrik akustik dönüştürücü

  1. Tez No: 641206
  2. Yazar: MUHAMMED BERAT YÜKSEL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HALUK KÜLAH
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. 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

  1. 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

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALUK KÜLAH

  2. 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

    İngilizce

    2022

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALUK KÜLAH

    DOÇ. DR. MEHMET BÜLENT ÖZER

  3. 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

    İngilizce

    2016

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN ÜREY

  4. 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

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEYNEP YASEMİN KAHYA

    PROF. DR. GÜNHAN DÜNDAR

  5. 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

    Türkçe

    2017

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. LEVENT TRABZON