MEMS' lerin biyomedikal alanındaki uygulamalarının incelenmesi
Investigation of biomedical applications of MEMS
Yazar: İBRAHİM ETHEM SAÇU
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ALÇI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Mikro-elektro-mekanik sistemler (MEMS) küçük ölçekli mekanik yapılarla, elektronik devrelerin aynı kırmık üzerinde üretilebildiği bir bütünleştirme teknolojisi olarak kullanılmaktadır. MEMS teknolojisi beraberinde getirdiği küçültme avantajı nedeniyle birçok kullanım alanı bulmakta ve bu alanlarda bazı imkanlar ve potansiyeller sunmaktadır. Potansiyellerin sunulduğu alanlardan bir tanesi de medikal alanıdır.Mikrokirişler en yaygın MEMS elemanlarından birini oluşturmaktadır. Mikrokiriş tabanlı sensörler; toksik gaz, antijen, antikor, nükleik asit, virüs gibi birçok biyolojik ve kimyasal molekülün dedeksiyonda kullanılmaktadır. Yaygın kullanım alanına sahip olan bu sensörler de kapasitif, piezoelektrik, optik ve piezorezistif dedeksiyon metotları kullanılmaktadır. Her bir metodun kendine göre avantajları ve dezavantajları bulunmaktadır. Piezorezistif dedeksiyon metodunun sıvı ortamlarda çalışabilme, kolay ve ucuz üretim, elektronik devrelerle bütünleştirilmeye uygun olma gibi avantajları bulunduğundan tasarlanacak sensörde bu metoda yer verilmiştir. Sensör tasarımı sırasında gerçekleştirilen benzetimden piezorezisitif ve kiriş katman kalınlıklarının üretim teknolojilerinin izin verdiği ölçüde ebatlarının küçük olarak imal edilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır. Ayrıca kiriş üzerinde açılacak kare oyuğun sensör duyarlılığını artırdığı görülmüştür.Bu çalışmada MEMS' lerin biyomedikal alanındaki kullanımları incelenmiş ve piezorezistif dedeksiyon yöntemine dayalı mikrokiriş biyosensör tasarımı ve benzetimi gerçekleştirilmiştir.Anahtar Kelimeler: MEMS, medikal sensörler, mikrokiriş, piezorezistif dedeksiyon

Abstract:
Micro-electro-mechanical systems (MEMS) is an merging technology, which is used for integration of small scale mechanical elements and electronics on the same chip. Since MEMS technology has an advantage of small scale, it has got a lot of usage area. One of the usage area which is MEMS technology has represent a potential is medicine.Microcantilever is one of the most common MEMS elements. Microcantilever based sensors have been employed for detection of biological and chemical molecules such as toxic gase, antigen, antibody, virus and nucleic acids etc. . There are several detection methods have been used in microcantilever sensors such as piezoresistive, piezoelectric, capacitance and optical methods. Each sensing mechanism has its own advantages and disadvantages. Piezoresistive method will be employed for the designed sensor because of working ability in liquid environments, easy and low-cost production, suitability for integration with electronics. Simulation results have shown that piezoresistive and cantilever layer thickness should be produce as small as fabrication technology permits. Additionaly, placing a square hole on the microcatilever has increased the sensor sensivity.In this thesis biomedical applications of MEMS is investigated and piezoresistive detection based microcantilever biosensor is designed and simulated.Keywords: MEMS, medical sensors, microcantilever, piezoresistive detection