طراحی، تحلیل و شبیه سازی یک میکروژنراتور التراسونیک مبتنی بر پیزوالکتریک با ابعاد کوچک برای حسگرهای زیستی قابل تعبیه در بدن

در این مقاله یک میکروژنراتور آلتراسونیک جدید مبتنی بر پیزوالکتریک با هدف تامین توان موردنیاز تجهیزات پزشکی قابل تعبیه در بدن انسان ارائه شده است. برخلاف روش های پیشین، این ساختار از امواج صوتی با فرکانس بالاتر برای استخراج انرژی بهره می گیرد. با وجود کوچک بودن ابعاد میکروژنراتور پیشنهادی، میزان توان قابل استخراج آن افزایش یافته است. همچنین به دلیل استفاده از نیترات آلومینیوم در ساختار میکروژنراتور طراحی شده به جای مواد سمی نظیر PZT، این ساختار سازگاری بیشتری با بدن انسان و محیط زیست دارد. شایان ذکر است که حجم ساختار ارائه شده ۱۵.۷ × ۱۰-۶ cm۳ می باشد و قابلیت تولید توان ۲۶۰ μW را تحت فشار آکوستیکی اعمالی ۱۰۰۰ pa در فرکانس ۱.۱۵۸ MHz دارد. شبیه سازی های مختلفی در نرم افزار قدرتمند کامسول، برای ارزیابی صحت عملکرد میکروژنراتور پیشنهادی انجام شده است. شایان ذکر است که صحت نتایج شبیه سازی، با مقادیر به دست آمده از تحلیل تئوری و عددی تطبیق داده شده است. در مجموع با توجه به این نتایج به دست آمده و همچنین ابعاد کوچک و قابلیت تولید توان بالا، می توان گفت که ساختار پیشنهادی گزینه مناسبی برای کاربرد در تجهیزات پزشکی قابل تعبیه در بدن انسان می باشد.

کلیدواژه ها:

میکروژنراتور ، پیزوالکتریک ، التراسونیک ، تعبیه سنسور در بدن ، امواج صوت