شکل ۲-۱۳ دو سیم پیچ ارشمیدسی متحدالمرکز موازی

شکل ۲-۱۴ ساختار سنسور فشار بعد از اعمال فشار به دیافراگم
سنسور دارای ضخامت mm 2-1 و قطر mm 5/0، ۲، ۴، ۶ می‌باشد. شکل ۲-۱۵ ضخامت های مختلف سنسور را نشان می‌دهد. فاصله بین سنسور و خواننده^[۲۵] می‌تواند حدودا ۱۰ برابر قطر سنسور باشد. در صورتی که از سنسور با کوچکترین قطر استفاده کنیم، فاصله حدودا mm 5 خواهد بود. کولینز توانست فشار چشم حیوانات را اندازه‌گیری کند ولی این سنسور هرگز در کلینیک ها مورد استفاده قرار نگرفت[۲۱].

شکل ۲-۱۵ تونومتری های حبابی در اندازه های mm 5/0، ۲، ۴، ۶
بکلاند و همکاران یک سنسور فشار غیرفعال تشدید پیشنهاد کردند که امکان خواندن مداوم فشار را فراهم می‌کند. این سنسور در داخل چشم بیماران گلوکوما کاشته می‌شود. جهت تثبیت موقعیت سنسور، آن را با لنز‌های مصنوعی مجتمع می‌کنند. مدار تشدید از یک خازن و سلف که اولین بار توسط کولینز در سال ۱۹۶۷ پیشنهاد شد تشکیل می‌شود. شکل ۲-۱۶ مدار تشدید سلفی را نشان می‌دهد.

شکل ۲-۱۶ مدار معادل المان سنسور
دیافراگم و بستر سنسور به عنوان دو صفحه خازن عمل می‌کنند. وقتی که فشار اطراف تغییر می‌کند، دیافراگم سیلیکونی جابجا می‌شود و در نتیجه ظرفیت خازنی و فرکانس رزونانس تغییر می‌کند. این فرکانس از راه دور با یک اسیلاتور القایی کوپل شده اندازه‌گیری می‌شود. سنسور فشار پیشنهاد شده توسط بکلاند از دو ویفر سیلیکونی ساخته شده است. جهت ساخت این سنسور از تکنیک‌های متعارف ریزماشین‌ها شامل فتولیتوگرافی، fusion bonding و زدایش تر استفاده نمود. شکل ۲-۱۷ ساختار سنسور فشار خازنی پیشنهاد شده را نشان می‌دهد[۲۲].

شکل ۲-۱۷ شماتیک مقطع عرضی ساختار سنسور
روزنگرن و همکاران عملکرد سنسور کولینز را بهبود بخشیدند. او یک سنسور فشار خازنی با بهره گرفتن از تکنولوژی ریزماشین معرفی نمود که به موازات سیم پیچ سلفی قرار دارد. شکل ۲-۱۸ ساختار سنسور پیشنهاد شده را نشان می‌دهد.

شکل ۲-۱۸ شماتیک مقطع عرضی ساختار سنسور
سیم پیچ از ۱۲-۶ دور سیم طلا با قطر ۵۰ میکرون تشکیل شده است که در نهایت سیم پیچ با قطر mm 5 را تشکیل می‌دهد. خازن به سیم پیچ متصل شده است. مدار سلفی-خازنی (شامل خازن حساس به فشار) با تحریک سنسور در یک رنج فرکانس مشخص، بازخوانی شده و فرکانس رزونانس در یک مدار آشکارساز جدا مشخص می‌شود. تراشه سنسور بصورت دائمی در چشم کاشته می‌شود. و هیچ خللی در دید فرد وارد نمی‌کند. مدار رزوناتور با silicon rubber پوشیده شده است تا عایق الکتریکی در مقابل مایع چشم ایجاد می‌شود. اندازه سنسور قابل کاشت در چشم دارای قطر mm 5 و ضخامت mm 2 است. رزوناتور و حساسیت سنسور به ترتیب KHz/mmHg 1 و mV/mmHg 4 گزارش شده است[۲۴-۲۳].
شایلن برگ روشی پیشنهاد کرد که در آن سنسور فشار داخل چشمی برای کاشت در بافت بیرونی چشم بکار می‌رود. در این روش از میکروماشین‌کاری سیلیکون استفاده شده است. دورسنج یا تله‌متر از یک سنسور فشار خازنی تشکیل شده است بطوریکه الکترودهای آن بصورت سیم‌پیچ‌های مسطح قرار گرفته اند. شکل ۲-۱۹ مدار سلفی-خازنی را نشان می‌دهد. این مدار توسط سیم پیچ خارجی تحریک می‌شود. سیم پیچ محرک یک رنج فرکانس شامل فرکانس رزونانس را جاروب می‌کند. سیم پیچ آشکارساز پیک رزونانس را اندازه‌گیری می‌کند. تزویج مغناطیسی بین سیم پیچ خارجی و سیم پیچ سنسور بسیار کوچک است. شکل ۲-۲۰ مدار شامل آشکار ساز و تحریک سنسور را نشان می‌دهد.

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

شکل ۲-۱۹ مدار سلفی-خازنی- الکترود های خازن به صورت سیم پیچ مسطح طراحی شده اند.

شکل ۲-۲۰ مدار تشدید سنسور فشار داخل چشمی
ساختار شکل ۲-۱۹ یک فرکانس واحد ندارد بلکه ترتیبی از رزونانس های سری و موازی دارد. دو سیم پیچ طوری بهم متصل شده‌اند که بصورت سیم پیچ عمل می‌کنند. وقتی که با اعمال فشار کوپلینگ خارجی بین سیم‌پیچ‌ها تغییر کند، شکاف بین سیم‌پیچ‌ها تغییر کرده و فرکانس رزونانس قطعه نیز تغییر می‌کند. اندازه سنسور کاشته شده mm 1×۵×۳ می‌باشد. در نهایت به جای استفاده از سلف و خازن بطور مجزا، طراحی بصورت مدار رزونانس موازی تعمیم داده شده، در نظر گرفته می‌شود که این طراحی موجب کاهش فضای مورد نیاز برای تراشه می‌شود[۲۵].
پرز سنسور فشاری پیشنهاد کرد که در آن سیم پیچ سلفی به دو قسمت مساوی تقسیم می‌شود. یک نیمه بر روی دیافراگم قرار گرفته و نیمه دیگر در بستر ثابت قرار گرفته است. هر دو تراشه به یکدیگر متصل شده اند بطوریکه شکاف کوچکی بین سیم‌پیچ ها وجود دارد (شکل ۲-۲۱ ).

شکل ۲-۲۱ سنسور فشار داخل چشمی
از طرف دیگر، کوپلینگ خازنی قوی بین دو نیمه سلف وجود دارد و این کوپلینگ به فشار وابسته است. در اثر جابجایی دیافراگم، فاصله بین دو سیم پیچ موازی تغییر می‌کند (شکل ۲-۲۲ ). مطابق با شکل دیود بصورت موازی با تراشه سنسور قرار گرفته است. علت استفاده از دیود، غلبه بر تزویج ضعیف بین سیم پیچ آشکارساز و سیم پیچ کاشته شده است. مدار معادل الکتریکی در شکل ۲-۲۳ آمده است که N بیانگر تعداد دور یکی از سیم‌پیچ‌هاست[۶].

شکل ۲-۲۲ تراشه سنسور

شکل ۲-۲۳ مدار معادل ساختار سنسور فشار
برای بالا بردن ضریب کیفیت سلف، می‌توان مقاومت آن را کم نمود. لذا فیلم ضخیمی از مس بر روی سیم پیچ لایه نشانی می‌شود. مس در مقایسه با سایر فلزات بهترین انتخاب است زیرا تنها توسط نقره خورده می‌شود. اندازه سنسور کاشته شده mm 7/0×۴×۴ می‌باشد.
ایکر یک ساختار جدید برای سنسورهای فشار خازنی بی‌سیم پیشنهاد نمود. این ساختار از مدار رزونانس سلفی-خازنی موازی تشکیل شده است. ظرفیت خازن در اثر تغییرات فشار تغییر می‌کند. سلف در داخل طوری قرار می‌گیرد که به سنسور فشار خازنی متصل می‌شود. شکل ۲-۲۴ ساختار سنسور فشار بی‌سیم را نشان می‌دهد. این ساختار از یک دیافراگم به ضخامت μm 6-3 تشکیل شده است. ماده دیافراگم از جنس سیلیکون دوپینگ شده با ماده بور می‌باشد.

شکل ۲-۲۴ ساختار سنسور فشار بی‌سیم
دیافراگم بر روی بستر شیشه به فاصله شکاف هوایی μm 2 قرار گرفته است. لذا دیافراگم در اثر اعمال فشار می‌تواند جابجا شود و خازن متغیر را ایجاد کند. جهت بدست آوردن حساسیت بالاتر، ضخامت شکاف هوایی در حد امکان کوچک در نظر گرفته می‌شود (μm 2-1). شکاف خازن باید سیم پیچ با صفحات الکتریکی طلا^[۲۶] را نیز در خود جای دهد. سیم پیچ مسطح در فضای recessed glass در اطراف صفحه الکترود بر روی شیشه قرار دارد. با ایجاد عقب نشینی به اندازه کافی عمیق، می‌توان سیم‌پیچ‌هایی با ضریب کیفیت بالاتری بر روی تراشه ایجاد کرد. شکل ۲-۲۵ مقطع عرضی و مدار معادل الکتریکی سنسور فشار بی‌سیم را نشان می‌دهد. خازن متغیر و سیم پیچ با هم مدار سلفی-خازنی را تشکیل می‌دهند که فرکانس رزونانس آن با اعمال فشار تغییر می‌کند. تغییر در فرکانس رزونانس از طریق تزویج سلفی از راه دور حس می‌شود. لذا دیگر نیاز به اتصالات سیمی برای مشاهده کردن نیست. رنج فشار و حساسیت سنسور به ترتیب mmHg 50-0 و KHz/mmHg 120 گزارش شده است. فاصله بین سیم‌پیچ‌های داخلی و بیرونی تنها mm 2 است. جدول ۲-۱ مشخصات سنسور فشار خازنی را نشان می‌دهد[۲۶].

شکل ۲-۲۵ مقطع عرضی ساختار سنسور فشار خازنی بی‌سیم
جدول ۲-۱ مشخصات سنسور فشار خازنی