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
- Tez No: 763106
- Danışmanlar: PROF. DR. HALUK KÜLAH, DOÇ. DR. MEHMET BÜLENT ÖZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 150
Özet
Bu tez, bir bağlantı sistemi aracılığıyla kemikçiklere yerleştirilen geniş bant genişliğine sahip yeni çok modlu, çok kanallı piezoelektrik sensör sunmaktadır. Önerilen sensör, kemiklerin titreşimini toplar ve gelen sesi mekanik olarak filtreler. Orta kulağın özelliklerini incelemek için bir başlangıç olarak orta kulağın sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Kemik zincirinin titreşim karakteristiği incelenmiş ve sensör yerleşimi için en uygun yerler tartışılmıştır. Bağlantı mekanizması konuma göre tasarlanmıştır. Orta kulağın sonlu elemanlar modeli ve bağlanma mekanizması kadavra deneyi ile doğrulanmıştır. Sensörün gereksinimleri ve sınırlamaları sunulmuştur. Piezoelektrik malzeme olarak ince film darbeli lazerle biriktirilmiş PZT seçilmiştir. Önerilen sensör tasarımı, 11 normal konsol ile birlikte 4 çok modlu M-şekilli konsoldan oluşmaktadır. 4.6×4.2×0.5 mm3 hacme sahiptir. Konsolların rezonans frekansları, sonlu elemanlar metodolojisi kullanılarak ayarlanmıştır. Sensörün performansı deneysel olarak incelenir. Çok modlu, çok kanallı sensörün 300Hz ve 6kHz aralığında 0.1g'de tam performans gösterdiği gözlemlenmiştir. Sensörün akustik performans karakterizasyonu, sensör yapay kulak zarı üzerine yerleştirilerek gerçekleştirilir. Sensör, sırasıyla 100dB, 90dB ve 80dB'de 546.2mVpp, 252.6mVpp ve 69.7mVpp'lik tepeden tepeye voltaj okumaları verir. Alternatif çok modlu P-şekli tasarımı sunulmaktadır. 0.1g'de P-şekilli tasarımdan maksimum 120.5mVpp kaydedilir. Sonuçları incelenmiş ve M-şekilli çok modlu tasarımla karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a novel multi-mode, multi-channel piezoelectric sensor with broad bandwidth that is placed on the ossicles via an attachment system. The proposed sensor collects the vibration of the ossicles and mechanically filters the incoming sound. The finite element model of the middle ear is constructed as a starting point to examine the characteristics of the middle ear. The vibration characteristic of the ossicle chain is studied and the most suitable locations for the sensor placement are discussed. The attachment mechanism is designed. The finite element model of the middle ear and the attachment mechanism is verified with the cadaver experiments. Requirements and limitations of the sensor are presented. Thin film pulsed laser deposited PZT is selected as piezoelectric material. The proposed sensor design is composed of 4 multi-mode M-shape cantilevers together with 11 standard cantilevers. It has a volume of 4.6×4.2×0.5 mm3. Resonance frequencies of the cantilevers are tuned by using finite element methodology. The performance of the sensor is examined experimentally. It is observed that multi-mode, multi-channel sensor can fully perform at 0.1g for the interval of 300Hz and 6kHz. Acoustic performance characterization of the sensor is conducted by placing the sensor on the artificial tympanic membrane. Sensor gives peak-to-peak voltage readouts of 546.2mVpp, 252.6mVpp, and 69.7mVpp at 100dB, 90dB and 80dB respectively. An alternative multi-mode design P-shape is presented. A maximum of 120.5mVpp is recorded from the P-shape design at 0.1g. Its results are examined and compared with M-shape multi-mode design.
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
- 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, fabrication, and applications of multi-mode nanoelectromechanical systems
Çok modlu nanoelektromekanik sistemlerin tasarım, üretim, ve uygulamaları
ATAKAN BEKİR ARI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET SELİM HANAY
- MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement
Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi
PARVIZ ZOLFAGHARI
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Gyroscopes based on acoustic waveguides
Akustik dalga kılavuzu tabanlı dönüölçerler
HAKAN ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKSEN GÖKSENİN YARALIOĞLU