Pressure propagation in encapsulated pressure sensor systems

• Druckfortleitung in verkapselten Drucksensorsystemen

Fassbender, Holger; Mokwa, Wilfried (Thesis advisor); Trieu, Hoc Khiem (Thesis advisor)

Aachen (2016, 2017)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2016

Kurzfassung

Angesichts der großen Relevanz der Hypertonie in der Herz-Kreislauf-Medizin wäre eine zuverlässige Möglichkeit, den Blutdruck langfristig mit Hilfe eines implantierbaren Drucksensors zu überwachen wünschenswert. Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss einer schützenden Silikonabdeckung auf das vom Drucksensor aufgenommene Signal zu untersuchen und diese Erkenntnisse für die Entwicklung eines Implantats zur Langzeitüberwachung des arteriellen Blutdrucks zu nutzen. Als erster Schritt wurde der Einfluss der Form und des Kapselmaterials auf die Druckausbreitung untersucht. Anschließend wurden mathematische Modelle entwickelt, die einen Silikoneinfluss auf die Druckausbreitung vorhersagen. Die berechneten Ergebnisse wurden durch empirische Tests überprüft. Für alle verwendeten Modelle wurde die Korrelation zwischen der Amplitudenreduktion und dem Aspektverhältnis der Silikonhöhe zur Silikonbreite bestimmt. Dabei hat sich gezeigt, dass alle Dämpfungen aufgrund des Silikons die Charakteristik eines Tiefpassfilters aufweisen. Die Effekte verschiedener Systemdesigns für die implantierbare Blutdruckmesseinheit des Hyper-IMS-Systems wurden mit mathematischen Modellen simuliert. Das Hyper-IMS-System hat vielversprechende Ergebnisse hinsichtlich der Druck- und Temperaturüberwachung in einem Gefäßmodell sowie ersten In-vivo-Experimenten mit Schafen gezeigt, jedoch werden weitere Tests und Entwicklungen benötigt, um eine klinische Anwendung zu ermöglichen.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Werkstoffe der Elektrotechnik I und Institut für Werkstoffe der Elektrotechnik [611510]