Derin doku sensör implantları için elektroniksiz pasif ultrasonik haberleşme kanalı

Kablosuz haberleşme teknolojileri, derin dokulardaki hayati belirtilerin invazif olmayan yöntemler ile izlenmesi için kritik öneme sahiptir. Şimdiye kadar gösterilen kablosuz ultrasonik kanallar, elektromanyetik dalga tabanlı iletişim yöntemlerinin eksikliklerini çözmüştür, ancak bu teknolojiler ya implant elektroniğinde son derece özelleşmiş ve karmaşık bir tasarım gerektirir ya da vücut içine yerleştirilen meta-malzemelerdeki fiziksel değişikliklerin etkilerine dayanır. Bu tez, implant edilebilir uygulamalar için yeni bir kablosuz ultrasonik haberleşme yöntemi önermektedir. Yöntem, bir anten olarak kullanılan küçük bir piezoelektrik malzeme ile paralel bağlanmış bir kapasitif sensörün kullanımını içermektedir. Entegre sensörde meydana gelen kapasitif değişiklikler, antenin rezonans özelliklerinin değişmesine neden olur. Bu değişiklikler, geniş bantlı bir ultrasonik dönüştürücü tarafından gerçekleştirilen ultrasonik darbe-yankı ölçümleri ile yakalanabilir. Böylece, derin implant edilmiş kapasitif sensörler için kablosuz ve elektroniğe ihtiyaç duymayan bir ultrasonik haberleşme kanalı gerçekleştirilebilir. Ultrasonik anten, eşdeğer devre modelleme sonuçlarına dayalı olarak tasarlanmıştır. Yığın piezoseramik malzeme seçimi piezoelektrik özellikler ve erişilebilirlik göz önünde bulundurularak yapılmıştır. İmal edilen anten ve önerilen haberleşme yöntemi karakterize edilmiştir. Buna ek olarak sistemin uygulanabilirliğini değerlendirmek amacıyla, üretilen anten ticari bir kapasitif basınç sensörü ile entegre edilmiş ve önerilen haberleşme yöntemi bir deney düzeneği içinde (in vitro), tıbbi uygulama basınçları kullanılarak 5 cm derinlikte gösterilmiştir. Yöntem, -236.2 Hz/pF maksimum hassasiyet ile iyi bir performans sergilemektedir. Önerilen haberleşme yöntemi, basit implant tasarımı ve üretimini mümkün kılıp, entegre devrelere ve güç toplama devrelerine olan ihtiyacı ortadan kaldırırken her türlü kapasitif sensörün sisteme entegre edilebilmesi açısından esneklik sunmaktadır.