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 ارایه 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 ارایه شده 15.7 × 10-6 cm3 می باشد و قابلیت تولید توان 260 μW را تحت فشار آکوستیکی اعمالی 1000 pa در فرکانس 1.158 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 تیوری 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.