UFSC / Universidade Federal de Santa Catarina / Departamento de Engenharia Mecânica

Defesa de dissertação de mestrado – André Loch Gesing

Título: Projeto e análise numérico-experimental de sensor MEMS implantável para dispositivos auditivos

Data da defesa: 25/05/2017, 09:30 hs

Local: Auditório do EMC

Resumo: O desenvolvimento de um sensor implantável para implante coclear e aparelho auditivo é uma atividade que pode afetar diretamente até 5% da população mundial com deficiência auditiva. Diante de tal necessidade, diversos autores analisaram numericamente e experimentalmente diferentes tecnologias de transdução com o objetivo do desenvolvimento de um sensor implantável para dispositivos auditivos. Nenhum transdutor, no entanto, obteve sucesso integral cumprindo todos os requisitos para a aplicação em análise. Neste estudo é projetado e analisado numérico-experimentalmente um sensor do tipo acelerômetro piezoelétrico produzido com técnicas de fabricação de sistemas microeletromecânicos (microelectromechanical systems – MEMS). Cinco diferentes estruturas desses sensores foram analisadas numericamente através do método de elementos finitos em modelo multi-físico, tendo sido a metodologia da modelagem numérica pré-validada com dados da literatura. As geometrias foram melhoradas através de implementação de diferentes técnicas de otimização multi-objetivo e objetivo simples. Protótipos de dimensão característica igual a 2 mm e 4 mm foram produzidos através de fabricação multi-usuário de MEMS com camada de nitreto de alumínio de 0,5 um de espessura. A resposta de carga e de ruído dos protótipos foram caracterizados experimentalmente e comparadas com as predições numérica e analítica da resposta de carga e ruído respectivamente. A modelagem numérica de um dos sensores de 2 mm por 2 mm, quando considerado acoplado à cadeia ossicular da orelha média em um ponto cirurgicamente viável, resultou nas seguintes características para o sistema: largura de banda de 0,8 kHz a 9,5 kHz para nível de pressão sonora superior a 50 dB; sensibilidade de 67,4 dB em 1 kHz e relação sinal ruído igual a 50 dB em 1 kHz com consumo estimado de 0,03 mW. As características aferidas são similares às dos sensores implantáveis atuais, o que indica a viabilidade desta tecnologia para o desenvolvimento de implantes cocleares e aparelhos auditivos totalmente implantáveis.

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