optik fiber basınç sensörlerinin medikal · 2019-07-24 · 2.1.1.kullanım alanları ......

T.C.

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ

LİSANS BİTİRME TEZİ

Optik Fiber Basınç Sensörlerinin Medikal

Uygulamalarda Kullanımı

BİTİRME TEZİ

Hazırlayan

Ramazan DEMİR 2011010226013

Tez Danışmanı

Yrd.Doç.Dr. Aytül BOZKURT

KARABÜK-2016

3

ÖNSÖZ

Böyle bir çalışmaya yönelmemizi sağlayan ve hazırlanması sırasında büyük anlayış, yardım

ve destek gördüğümüz hocamız Sayın Yrd.Doç.Dr. Aytül BOZKURT ’a ayrıca fikir ve

görüşlerini bizlerle paylaşan değerli bölüm başkanımız Yrd.Doç.Dr. İbrahim

ÇAYIROĞLU’na, bilgilerini bizimle paylaşan diğer tüm bölüm hocalarıma teşekkürlerimi

bir borç bilirim.

Ramazan DEMİR

4

ŞEKİL VE RESİMLERİN LİSTESİ

Şekil 2.1 Ölçme ve kontrol sisteminin fonksiyonel blok diyagramı ……………………...13

Tablo 2.1: Sinyal ve enerji dönüşüm aygıtlarını gösteren 6x6 matris …………………….14

Tablo 2.2: Sinyal ve enerji dönüşüm etkilerini gösteren 6x6 matris ……………………...14

Şekil 2.2: Kararlı akım kaynaklı platin (RTD) direnç kuvvetlendiricisi ………………….18

Şekil 2.3: Köprü tipi termorezistif (RTD) kuvvetlendiricisi ……………………………...19

Şekil 2.4: Metallerin sıcaklık değişimine karşı direnç değişim grafiği …………………...19

Şekil 2.5: PTC, NTC ve RTD’nin direnç-sıcaklık grafiği ………………………………...20

Şekil 2.6: NTC çeşitleri………………………………….. ……………………………… 21

Şekil 2.7: Termocouple (a) çalışma prensi, (b) Yapısı ……………………………………22

Şekil 2.8: Termocouple çeşitleri ………………………………….. ……………………...22

Şekil 2.9: Termostat yapısı ………………………………………………………………..23

Resim 2.1: Isı kontrol devresi ………………………………….. ………………………...24

Resim 2.2:Thermocouple amplifikatörü ………………………………….. ……………...25

Şekil 2.10: alan etkili algılayıcıların şeması ………………………………….. …………26

Şekil 2.11: Bobinli endüktif sensör ………………………………….. …………………..27

Şekil 2.12: Endüktif yaklaşım sensörünün blok şeması …………………………………..28

Şekil 2.13: Kapasitif yaklaşım sensörünün blok şeması ………………………………….28

Şekil 2.14: Bir yaklaşım sensörünün malzeme algılaması ………………………………..29

Şekil 2.15: (a) Kapasitif yaklaşım sensörleri (b) Yüksek sıcaklıklar için kapasitif sensörler

………………………………….. ………………………………………………….. ……29

Şekil 2.16: Fotodirencin (a)Yapısı, (b) Sembolü, (c) Kılıfı……………………………… 31

Şekil 2.17: Foto diyodun (a) Karakteristik eğrisi, (b) Devre sembolü, (c) Yapısı, (d) Kılıfı

………………………………….. ………………………………………………….. ……32

Şekil 2.18: Fotodiyodun kullanım alanları ………………………………….. ………….. 33

Şekil 2.19: LED’in a) Yapısı, b) Sembolü, c) Kılıfı ………………………………………34

Şekil 2.20: İnsan gözünün algılayabildiği dalga boyu sınırları …………………………...34

Şekil 2.21: İki ve üç renkli diyotların yapısı ………………………………….. ………... 34

Şekil 2.22: İnfrared diyodun kullanım alanları ………………………………….. ……... 35

Şekil 2.23: (a) Yapısı, (b) Sembolleri, (c) Dış görünüşü ………………………………....36

Şekil 2.24: Foto pil sembolü ………………………………….. ………………………….37

Şekil 2.25: Doğrusal farksal gerilim transformatörü (LVDT)…………………………… 39

Şekil 2.26: LVDT kullanım alanları ………………………………….. ………………….40

Şekil 2.27: Quartz kristalindeki piezo elektrik etki………………………………….. ….. 41

Şekil 2.28: (a) Dinamik (bobinli, manyetik) mikrofonlar, (b) şeritli (bantlı) mikrofonlar

(c) Kapasitif (kondansatör) mikrofonlar, (d) Piezo elektrik kristalli mikrofonlar (kristal

mikrofonlar), (e) Elektret (electret) mikrofonlar ………………………………….. ……..43

Şekil 2.29: Dinamik (hareketli bobinli) hoparlörler, piezo elektrik (kristal) hoparlörler, hava

tazyikli (borulu) hoparlörler ………………………………….. …………………….45

Şekil 2.30: pH gözleme için iyon seçici chemfet’in yapısı, kaynak izleyici modunda

elektriksel bağlantı ………………………………….. …………………………………...47

Şekil 2.31: Sıvı seviye dedektör yapısı …………………………………………………..48

5

Şekil 2.32: Sensör montaj şekli ………………………………….. ………………………49

Şekil 2.33: Dil kontak dizilişi ………………………………….. ………………………...49

Şekil 2.34: Kapasitif ince film nem algılayıcısı ………………………………….. ……...50

Şekil 2.35: İletken nem algılayıcısının kompozisyonu ………………………………….. 51

Şekil 2.36: Isıl iletkenlik algılayıcısı ………………………………….. …………………51

Şekil 2.37: Kapasitif nem algılama sistemi………………………………….. …………...52

Şekil 2.38: a) Radyoaktivite tehlike uyarı levhası b) Radyoaktivite uyarı sembolü………54

Şekil 2.39: Dozimetre a)Bileklik tipi b)Cep iyonizasyon odacıklı c)Yaka tipi …………...54

Şekil 2.39: Geiger-müller tüpü yapısı ………………………………….. ……………… 55

Şekil 2.40: Aralık empedansı sayacı ünitesi ………………………………….. …..……..57

Şekil 2.41: Aralık empedansı sayacının çalışması …………………………………... …..58

Şekil 2.42 Hücre sayaçları: Coulter model F ………………………………….. …….….58

Şekil 2.43: Potansiyometre sembolü, potansiyometrenin iç yapısı ve potansiyometre…...60

Şekil 2.44: Yer değiĢtirme ve ölçmekte kullanılan üç çeşit potansiyometrik cihaz (a)

Çevrimli (b) Tek turlu (c) Çok turlu (helix-helezon) …………………………………….60

Şekil 2.45 a-b: Weston köprüsü ………………………………….. ……………………...61

Şekil 2.46: (a) Ayarlı direncin akım sınırlayıcı olarak kullanılması, (b) Ayarlı direncin

gerilim ayarlayıcı olarak kullanılması………………………………….. ………………. .64

Şekil 2.47: Potansiyometrenin sağlamlık kontrolü ………………………………….. …...64

Şekil 2.48: Piezorezistansın mekanizması a) Çubuk serbest hâlde (kuvvet uygulaması yok)

b)Çubuk sıkıştırma kuvveti altında c) Çubuk bir germe kuvvetinin altında ……………...65

Şekil 2.49: Piezorezistif gerilme ölçer (a) Katlanmamış gerilme ölçer (b) Katlanmış gerilme

ölçer ………………………………….. ………………………………………….67

Şekil 2.50: Weston köprüsü şeklindeki gerilme ölçer (a) Gerilme ölçer elementlerinin köprü

şeklinde bağlanmış hâli (b) Ortak bir diyafram üzerindeki mekanik bağlantı şekli..68

Şekil 2.51: Piezo elektrik çalışma prensibi………………………………….. ………….. 69

Resim 2.3: Piezo elektrik devresi ………………………………….. …………………….70

Resim 4.1: Basınç ölçümü ve buna bağlı olarak altında yatan her organ/dokuyla (vücut

bölümlerinde yaratılan)ilişkili fizyolojik/ patolojik şartlar ……………………………..74

Tablo 4.1:Kan basıncının sınıflandırılması ve yönetimi. ……………………………….76

Tablo 4.2. Medikal basınç analizleri için örneksel standartların toplamı. ICP, iç kraniyal

basınç; AAMI, Medikal Aygıtlamanın Gelişim Birlikleri; ERS, Avrupalı Sulunum

Toplumu; ATS, Amerikan Torasik Toplumu. ………………………………….. ……....76

Resim 4.2 (a) Piezodirençli sensör şeması; (b) diyafram displasman sensörü; basınç

transdüseri olarak su dolu kateter. ………………………………….. …………………..78

Şekil 5.1: (a) Bütün sensör sistemi geniş bant ışık kaynağını (BLS) temel alır, optik spektrum

analizör (OSA), ve içsel ya da dışsal sensör; (b) sinyal, yoğunluk, frekans veya faz

değişikliği ile modüle edilebilir . ………………………………….. ……………………..80

Şekil 5.2: Yansıyan ışık içinde: (a) düşük incelik Fabry-Perot interferometresi (FPI) sensörü

ve (b) AKŞ sensör. . ………………………………….. …………………………81

Şekil 6.1: OFPS (sağda) kırmızı ışıklı ve minyatür bir kateter (solda) yerleştirilir……… 84

6

Şekil 6.2:a)Dönüştürücüler ile bir AKŞ zincirine dayalı basınç sensörüne bir kateter

yerleştirilir, (b) sensör . ………………………………….. ……………………………... 85

Şekil 6.3: (a) beyin içine yerleştirilen ICP sensörü, içinde hayvan ve ICP sensörü ile patlama

dalgası (b) şematik. ………………………………….. ……………………….. 87

Şekil 6.4: (a) Sol: Abdominal balon kateter; Sağ: Mesane kateteri; (B) ekipman ile sınav

sandalye; (C) ürodinamik ölçümü . ……………………………………………………….88

Şekil 6.5: (a) EFPI ve entegre AKŞ algılama elemanı ile OFPTS; (B) OFPTS ile karaciğer

hayali; ve (c) basınç ve zaman içinde sıcaklık dağılımı. ………………………………….89

7

İÇİNDEKİLER

KABUL VE ONAY ............................................................................. Hata! Yer işareti tanımlanmamış.

ÖNSÖZ ................................................................................................................................................ 3

ŞEKİL VE RESİMLERİN LİSTESİ .............................................................................................. 4

İÇİNDEKİLER ................................................................................................................................ 7

BÖLÜM 1 ........................................................................................................................................ 10

GİRİŞ ............................................................................................................................................. 10

BÖLÜM 2 ........................................................................................................................................ 11

2.1 ALGILAYICI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜ KAVRAMLARI ........................................................................ 11

2.1.1.Kullanım Alanları ............................................................................................................ 12

2.1.2 Çeşitleri ........................................................................................................................... 13

2.1.2.1. Algılanacak Enerji Türüne Göre Sınıflandırma ......................................................... 13

2.1.2.2 Kullanılacak Enerji Türüne Göre Sınıflandırma ......................................................... 14

2.2 ISI ALGILAYICI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ ................................................................................... 15

2.2.1. Termorezistif (Rtd- Resistance Temperature Detector) ............................................... 15

2.2.2. PTC (Positive Temperature Coefficient of Resistance) ................................................. 18

2.2.3. NTC (Negative Temperature Coefficient of Resistance)............................................... 18

2.2.4. Thermocouple ................................................................................................................ 19

2.2.5. Termostat ...................................................................................................................... 21

2.3. MANYETİK ALGILAYICI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ..................................................................... 24

2.3.1. Alan Etkili Algılayıcı ve Dönüştürücüler ........................................................................ 24

2.3.2. Bobinli Manyetik Sensörler ........................................................................................... 24

2.3.3.Elektronik Devreli Manyetik Sensörler (Yaklaşım Sensörleri) ...................................... 25

2.4. OPTİK ALGILAYICI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ............................................................................. 29

2.4.1. Fotodirenç (LDR) (Light Depending Resistors) ........................................................ 29

2.4.2.Fotodiyot ........................................................................................................................ 29

2.4.3.LED (Light Emitting Diode) (Işık Yayan Diyot) ................................................................ 31

2.4.4.İnfrared Diyot ................................................................................................................. 33

2.4.5.Foto Transistörler ........................................................................................................... 34

2.4.6.Foto Pil ............................................................................................................................ 35

2.5. SES, KONUM ALGILAYICI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ ................................................................. 37

2.5.1. LVDT Konum Algılayıcı ................................................................................................... 37

8

2.5.2. Piezo Elektrik Kristal Yapılar ......................................................................................... 38

2.5.3. Mikrofon ........................................................................................................................ 40

2.5.4. Hoparlör ......................................................................................................................... 42

2.6. SIVI ALGILAYICILAR, İYON DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ..................................................................... 45

2.6.1. İyon Seziciler .................................................................................................................. 45

2.6.2. Sıvı Seviye Algılayıcıları ................................................................................................. 46

2.6.3. Nem Algılayıcılar ............................................................................................................ 48

2.7. RADYOAKTİVİTE ALGILAYICILARI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ .................................................... 52

2.7.1. Radyoaktivite Işıma Şiddetini Algılama ........................................................................ 52

2.7.2. Geiger-Müller Tüpü ile Algılama ................................................................................... 53

2.8. MİKROORGANİZMA ALGILAYICILAR VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLER ................................................ 55

2.8.1. Elektriksel İletkenlik (Direnç) Algılayıcısı ...................................................................... 55

2.9.DEĞİŞKEN DİRENÇ VE BASINÇ (GERİLME) ALGILAYICILARI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ .............. 58

2.9.1. Potansiyometreli Yer Değiştirme Dönüştürücüsü ........................................................ 58

2.9.2. Gerilme Ölçerler (Strain Gauge), Piezo Rezistif Algılayıcılar/Dönüştürücüler ............. 62

2.9.3. Piezo Elektrik Algılayıcılar/Dönüştürücüler .................................................................. 66

BÖLÜM 3 ........................................................................................................................................ 69

3.1.ALGILAYICILARIN TIPTA KULLANIM ALANLARI ....................................................................... 69

BÖLÜM 4 ........................................................................................................................................ 71

4.1.TIPTA BASINÇ ALGILAYICILARI ................................................................................................ 71

Belirli basınç sensör teknolojisi için gereksinimler güçlü bir şekilde ilgi alanına (üroloji,

kardiovasküler, vb.), ölçüm yerine(organ, kemik veya kas) veya sensörün çalıştırıldığı

methoda (tek nokta ölçümü, kanser tedavisi veya uzun süreli gözlem) bağlıdır. Üstelik, her

sensör ve sensör sistemi insan vücudunun karşılaması gereken kullanım uygunluğunun temel

standartlarındaki fizyolojik ölçümler için kabul edilmiştir. Bu tür standart lar genellikle

Yiyecek ve Uyuşturucu İdaresi(ISO) ve ISO 10993’e [16] (Medikal Aletlerin Biyolojik

Değerlendirmesi Part 1: Değerlendirme ve Test Etme) ve ISO 13485’a [17] (Medikal Aletler-

Kalite yönetim sistemleri-Düzenleyici amaçlar için gereksinimler) belirli referansla

Uluslararası Standardizasyon Organizasyonu gibi yetki kurumuyla belirlenir. ....................... 72

4.1.1.Teknik Basınç algılayıcıları Gereksinimi .................................................................... 72

4.1.2.Basınç Algılayıcıları Prensipleri................................................................................... 75

4.1.3.Ticari Algılayıcılar............................................................................................................ 76

BÖLÜM 5 ........................................................................................................................................ 77

5.1. FİBER OPTİK BASINÇ ALGILAYICILARI .................................................................................... 77

5.1.1.Fiber Optik Algılayıcıların Gelişimleri ....................................................................... 77

5.1.2.Fiber Optik Algılayıcılarının Avantajları ................................................................... 77

5.1.3.Teori ve Çalışma Esasları ............................................................................................. 78

9

5.1.4.Fabry-perot Interforometer ve Fiber Bragg Izgarası ................................................ 79

BÖLÜM 6 ........................................................................................................................................ 81

6.1.TIPTA FİBER OPTİK BASINÇ ALGILAYICILARI ........................................................................... 81

6.1.1.Açıklama ........................................................................................................................ 81

6.1.2.Canlı İçindeki Medikal Optik Basınç Algılayıcıları Araştırması .............................. 82

6.1.2.1.Gastroenteroloji ....................................................................................................... 82

6.1.2.2.Kardiyoloji ................................................................................................................ 83

6.1.2.3.Nöroloji ..................................................................................................................... 84

6.1.2.4.Ürodinami ................................................................................................................ 85

6.1.3.Canlı Dışındaki Medikal Optik Basınç Algılayıcıları Araştırması ........................... 86

BÖLÜM 7 ........................................................................................................................................ 88

7.1.SONUÇLAR .............................................................................................................................. 88

KAYNAKLAR ................................................................................................................................ 89

ÖZGEÇMİŞ .................................................................................................................................. 102

10

BÖLÜM 1

GİRİŞ

Son yıllarda biyomalzeme alanında sağlanan hızlı gelişmelere bağlı olarak artan biyomalzeme çeşitliliği ve kullanımı, algılama sistemlerinin iyileştirilmesi, tasarım ve işlevsellik açısından yeni biyosensörlerin geliştirilmesi ihtiyacını doğurmuştur. Biyolojik ve sentetik süreçlerin izlenebilme ve anlaşılabilme olanakları sağlayan biyosensörler, tıbbi analizlerde, çevresel gözlem ve kontrollerde, tarım, gıda ve ilaç endüstrilerindeki kullanım alanlarıyla günlük hayatta önemli bir role sahip olmaktadırlar. Biyosensörlerin geliştirilmesinde ilk olarak l962'de Clark ve Lyons tarafından geliştirilen pH ve oksijen elektrodunda enzimatik membran kullanılmış, üre ve kandaki glukoz miktarının ölçülebileceği ihtimali üzerinde durulmuştur. 1967'de ise Updike ve Hicks tarafından, oksijen elektrodun üzerinde glukoz oksidaz içeren bir jelin polimerize edilmesi ile elde edilen bir enzim elektrodu hazırlanmıştır. Prensip olarak, elektrod glukoz ve oksijen içeren biyolojik bir çözelti ile temasa geçtiğinde her iki bileşik de enzimatik membranın içine geçmektedir. Daha sonra elektrod çözelti içindeki oksijeni kullanarak glukozu glukonik aside oksitlemektedir. Burada oksijen elektrod, glukoz konsantrasyonu ile doğru orantılı olan oksijenin kısmi basıncındaki azalmayı ölçmektedir. Bu buluş biyolojik analizler açısından son derece önemli bir adım olmuş, normal algıllayıcı yapısının biyolojik bir sistem ile birleştirilmesi çözeltideki değişik yapıların teşhis edilmesinde büyük bir kolaylık sağlamıştır. Buradan yola çıkılarak yeni bir sensör sınıfı olan biyolojik sensörler ve optik fiber sensörler geliştirilmiştir Biyolojik algılayıcılar amperometrik, potansiyometrik, termal, piezoelektrik, akustik ve optik sensörler gibi var olan sensör yapıları ile enzimler, hücreler, mikroorganizmalar, kimyasal reseptörler ve immunolojik ajanlar gibi biyolojik sistemlerin kombinasyonu ile ortaya çıkmışlardır . Sağlık alanından tarıma, gıdadan savunma sanayiine kadar pek çok alanda giderek artan öneme sahip olan biyolojik algılayıcılar, yeni teknolojilerin de kullanılmasıyla gelişmeye devam etmektedir. Bu alanda çalışmalarını sürdüren araştırmacılar yakın gelecekte çok daha küçük boyutlarda, daha hassas, kullanım ömrü uzun ve daha ekonomik sensörler geliştirmeyi hedeflemektedirler. Bizde bu tezimizde biyolojik algılayıcıların içinde bulunan optic fiber algılayıcıların tıbbı kullanım alanlarındaki sahasını ve gelişmeleri ele alacağız. Algılayıcı nedir kaç çeşittir işlevsel ve yapısal bilgilerden sonra optic fiber basınç algılayıcılarına yer vereceğiz.

11

BÖLÜM 2

2.1 ALGILAYICI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜ KAVRAMLARI

Herhangi bir fiziksel büyüklüğü, örneğin hidrostatik akış basıncını orantılı olarak bir başka

fiziksel büyüklüğe, (çoğunlukla elektriksel) çeviren cihazların genel adıdır. Girişte ilk

aşamada kullanılan dönüştürücülere, algılayıcı ve hissedici anlamına gelen sensör adı

verilmektedir. Şekil 2.1’de ölçme kontrol sisteminin fonksiyonel blok diyagramı

görülmektedir. Algılayıcı olarak da adlandırılan giriş dönüştürücüsünde, ışık şiddeti, yer

değişimi, sıcaklık, manyetik alan veya PH değerleri gibi fiziksel veya kimyasal birimler

elektrik veya elektronik sinyallerine dönüştürülür. Yani bir giriş dönüştürücü de enerji

taşıyan sinyal elektriksel olmayan sinyal biçiminden, elektriksel bir biçime dönüştürülür.

Şekil 2.1 Ölçme ve kontrol sisteminin fonksiyonel blok diyagramı

Son olarak çıkış dönüştürücüsünde elektrik sinyali tekrar elektriksel olmayan bir sinyale

dönüştürülür. Bu dönüştürme işlemi de bir dönüştürücü yani transduser ile yapılır.

Dönüştürülen bu sinyal beş duyu ile algılanabilir. Örneğin, monitör veya display’de sinyal

ışınım enerjisi ile ve hoparlörde mekanik (akustik) enerji ile taşınır.

Dönüştürücüler ve dönüştürücü etkilerinin 6x6‟lık bir matrisle gösterilmesi mümkündür.

Dönüştürücünün girişindeki sinyalin biçimi dikey sütunlarla ve çıkış sinyal biçimleri de

yatay satırlarda gösterilmiştir. Çapraz olarak karşılık gelen kutular modifiyerleri

göstermekte olup tanıma göre giriş ve çıkış sinyalleri aynı biçimdedir, örneğin ışınımdan

ışınıma enerji dönüşümü optik filtre ile yapılmaktadır (Tablo 2.1). Aynı matris

dönüştürücülerde kullanılan fiziksel ve kimyasal etkiler içinde yapılabilir. Tablo 2.2‟de

görülmekte olan etkilerin çoğu kendiliğinden üreten dönüştürücülerin yapımına izin verir ve

diğer etkiler ise modülasyonlu dönüştürücülere öncülük eder.

12

Tablo 2.1: Sinyal ve enerji dönüşüm aygıtlarını gösteren 6x6 matris

Tablo 2.2: Sinyal ve enerji dönüşüm etkilerini gösteren 6x6 matris

2.1.1.Kullanım Alanları

Algılayıcılar ve dönüştürücüler fiziksel ortam ile endüstriyel amaçlı elektrik/elektronik

cihazları birbirine bağlayan bir köprü görevi görür. Bu cihazlar endüstriyel işlem sürecinde

kontrol, koruma ve görüntüleme gibi çok geniş bir kullanım alanına sahiptir. Pozisyon,

13

seviye ve yer değişimi ölçümü, canlı ve hareket detektörlerinde, hız ve ivme ölçümü, kuvvet

ve gerinim, basınç, akış, akustik, nem, ışık vb. büyüklükleri algılayıp dönüştürme işleminde

kullanılır.

2.1.2 Çeşitleri

2.1.2.1. Algılanacak Enerji Türüne Göre Sınıflandırma

Algılama türüne göre sınıflandırma:

-Biyolojik

-Kimyasal

-Elektrik, manyetik veya elektromanyetik dalga

-Isı ve sıcaklık

-Mekanik yer değiştirme

-Radyoaktiflik, radyasyon

Çevirme metoduna göre sınıflandırma:

a) Biyolojik

- Biyokimyasal transformasyon

- Test organizması üzerindeki etkiler

- Spektroskopi

- Diğer

b) Kimyasal

- Kimyasal transformasyon

- Elektrokimyasal prosesler

- Spektroskopi

- Diğer

c) Fiziksel

- Termoelektrik

- Termoelastik

- Termooptik

- Fotoelektrik

- Fotomanyetik

- Fotoelastik

14

- Piezo elektrik

- Piroelektrik

- Magnetoelektrik

d) Diğer

2.1.2.2 Kullanılacak Enerji Türüne Göre Sınıflandırma

Eğer enerji dönüşüm işlemi, dışarıdan girişe uygulanan bir enerji aracılığı ile yapılıyorsa

dönüşümü gerçekleştiren eleman ya da cihazlara "aktif dönüştürücüler (kendiliğinden

üreten)" denir. Örneğin ışık pili ve thermocouple elemanı bir aktif dönüştürücüdür. Işık pili,

üzerine düşen ışık ile orantılı olarak uçlarında bir EMK üretir yani ışık enerjisini elektrik

enerjisine çevirir. Bu dönüşüm için dışarıdan bir besleme kaynağına gerek duyulmamıştır.

Aynı şekilde thermocouple elemanı da bir dış kaynağa gerek duymadan ısı enerjisini elektrik

enerjisine çevirmektedir. Eğer dönüşüm için bir dış enerji girişi gerekiyorsa bu durumda

dönüşümü gerçekleştiren eleman ya da cihazlara "pasif dönüştürücüler (modülasyonlu

dönüştürücüler)" denilmektedir. Örneğin rezistif, endüktif ve kapasitif dönüştürücüler,

kullanımlarında giriş enerjisinden ayrı olarak bir AC ya da DC gerilime gerek

duyduklarından pasif dönüştürücülerdir.

15

2.2 ISI ALGILAYICI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ

2.2.1. Termorezistif (Rtd- Resistance Temperature Detector)

Belli metal ve yarı iletkenlerin dirençlerinin sıcaklıkla değişmesi prensibinden faydalanılır.

Çoğu metallerde ve aşırı olmayan sıcaklık değişimlerinde, direncin sıcaklıkla değişimi lineer

sayılabilir ve

RT = R0 {1 + α ( T – T0 )} eşitlik (2.1)

bağıntısı yazılabilir ki bu eşitlikte RT, T sıcaklığındaki ve R0, T0 sıcaklığındaki dirençlerdir.

Eşitlik şekil 2.1’deki α terimi T0 sıcaklığındaki direncin sıcaklık sabiti olarak isimlendirilir.

Metallerin ve hatta yarı iletkenlerin sıcaklık sabitleri pozitiftir. Metal olan termorezistif

dönüştürücülere kısaltılmış olarak RTD adı verilir ve bunların sıcaklık kat sayıları α = %

0.4/C civarındadır. Seramik yarı iletkenlerin (termistörlerin) sıcaklık sabiti, malzemedeki

karışıma göre pozitif (PTC) veya (NTC) olabilir ve bu sabitin sıcaklıkla değişimi oldukça

non lineerdir (şekil 2.5).

Metallerin içinde platin, oldukça geniş bir sıcaklık aralığında (-180C ile +630C arasında) en

termometresindeki (platin RTD elemanındaki) lineerlik hatası, %0.2 civarındadır ve

0.001C‟lik bir doğruluğa da erişebilir. 0 C’de 100 C’luk direnç değerine sahip olan platin

RTD elemanı, PT100 olarak bilinmektedir. RTD elemanlarının sıcaklıkla olan direnç

değişimleri, genel olarak iki yolla algılanır:

-Sabit akım kaynağının bu direnç üzerindeki gerilim düşümünü ölçmek

-Bu direnci bir köprü kolunda kullanıp köprü çıkı gerilimini ölçmek

şekil 2.1‟de 1mA‟lik kararlı akım kaynağı akımının, RTD elemanı uçlarında oluşturduğu

gerilimi kuvvetlendiren bir RTD kuvvetlendiricisi blok şeması gösterilmiştir. . f0 = 1 Hz

köşe frekanslı alçak geçiren filtre (AGF), 50 Hz de dâhil olmak üzere yüksek frekanslı

gürültüleri bastırmak için kullanılmıştır. Bu devrede, sayısal çıkış için bir analog-dijital

çevirici (ADC) elemanı kullanılabilir. Sayısal olarak çalışıldığı için de her türlü kumanda,

zamanlama, bilgi aktarma ve saklama işlemleri için bir mikroişlemciye (CPU ya) gerek

olabilir. Devrede, ortak mod gürültülerinden kurtulmak için ortak işaret bastırma oranı

(CMRR si) yüksek olan bir enstrümantasyon kuvvetlendirici kullanılmıştır.

16

Şekil 2.2: Kararlı akım kaynaklı platin (RTD) direnç kuvvetlendiricisi

Şekil 2.2’deki RTD kuvvetlendiricisinde, ofset ayarı veya başka bir deyişle sıfır ayarı, ölçme

aralığının başında, örneğin 0 C’de, ofset ayar potansiyometresi ile çıkış sıfırlanarak veya

olması gereken minimum bir değere getirilerek yapılır. Daha sonra, kuvvetlendiricinin

kazancıyla oynayarak kuvvetlendirici çıkışının istenen sıcaklıkta istenen değeri alması

sağlanır. Bu iki ayar yardımıyla köprü kalibrasyon işlemi gerçekleştirilmiş olur.

RTD elemanı dört uçlu olarak gerçekleştirilip kuvvetlendiriciye giden gerilim uçlarının

içeriden seçilmesiyle hem akım bağlantı noktalarındaki dirençlerin gürültü etkilerinden ve

hem de akım kaynağından RTD elemanına giden akım taşıyıcı iletkenlerinde, sıcaklık

dağılımı nedeniyle oluşan direnç değişimlerinin etkilerinden kurtulmuş olmaktadır.

Şekil 2.3’de, köprü tipi sıcaklık ölçme ünitesi blok şeması gösterilmiştir. Burada, sıcaklığa

duyarlı RTD elemanı üç uçlu olarak gerçekleştirilmiştir. Bu durumda RL1 ve RL2 bağlantı

iletkenleri komşu kollara bölüştürüldüğünden ve bu komşu kollardaki eş etkiler birbirini yok

edeceğinden bunların gürültü etkileri de köprü çıkışına yansımayacaktır. Düzenin

kalibrasyonu, şekil 2.2 için anlatılanlara benzer olarak yapılır. Köprünün sıfır ayarı, sıfır ayar

potansiyometresi yardımıyla yapılır.

Köprü kuvvetlendiricilerde hata kaynaklarından biri de çeşitli bağlantı noktalarında oluşan

termoelektrik potansiyellerdir. Bu etki, tüm bağlantı noktaları aynı sıcaklıkta tutularak

azaltılabilir veya köprü, alternatif (AC) gerilim kaynağı ile sürülerek giderilebilir.

Termorezistif termometrelerde önemli bir hata kaynağı da dönüştürücüden akan akımın (I)

dönüştürücü direncinden oluşturduğu I2 RT gücüdür ki bu, dirençte ısı olarak açığa çıkar.

Direncin kendi iç ısınmasından dolayı değeri değişir ve termistör için lineer olmayan bir

akım-gerilim eğrisi elde edilir. Bu etkiden kurtulmak için köprü, darbe kaynağı ile sürülebilir

veya daha basit bir yol olarak AC kaynağının gerilimi azaltılıp, köprü kuvvetlendiricisinin

kazancı artırılır.

17

Şekil 2.3: Köprü tipi termorezistif (RTD) kuvvetlendiricisi

Kullanım alanları:

RTD’ler platin dirençli, nikel dirençli ve bakır dirençli dedektörler olarak yapılabilmektedir.

Ancak platin, tahmin edilebilir tepkisi, uzun dönem kararlılığı ve dayanıklılığından dolayı

tercih sebebidir.

Şekil 2.4: Metallerin sıcaklık değişimine karşı direnç değişim grafiği

İnce film RTD’lerin ekseriyetle mikromakine ile işlenmiş ince silikon, zar gibi uygun yapı

üzerine ince platin veya alaşımlarından fabrikasyonu yapılmıştır. RTD’ler sıklıkla yeterli

büyüklükte uzunluk/genişlik oranını elde etmek için serpantin şeklinde yapılır. Tel sarımlı

RTD’lerde platin sargı bir seramik tüp içinde yüksek sıcaklığa dayanıklı cam yapıştırıcı ile

kısmi olarak tutturulur. Bu konstrüksiyon endüstriyel ve bilimsel uygulamalar için en kararlı

dedektör tipi olmaktadır. RTD’ler yapım esasına göre iki uçlu, üç uçlu ve dört uçlu olarak

da ayrılır.

18

Sağlamlık testi: Ohm metre kademesinde ısı arttıkça direnci artıyorsa eleman sağlamdır.

2.2.2. PTC (Positive Temperature Coefficient of Resistance)

Çalışma Prensibi

Pozitif sıcaklık katsayılı termistörlerdir. Baryum, kurşun ve stronsiyum titanit

bileşiklerinden imal edilir. PTC termistörleri genellikle sargılı tip cihazların korumasında

kullanılır. Aşağıdaki grafikte olduğu gibi belirlenen ısı değerinde ani direnç değişimi

gösterir. Bulunduğu ortamın veya temas ettiği yüzeyin sıcaklığı arttıkça elektriksel direnci

artan devre elemanıdır (şekil 2.5).

Şekil 2.5: PTC, NTC ve RTD’nin direnç-sıcaklık grafiği

Kullanım alanları: PTC'ler, otomatik ısı kontrol cihazlarında, sıcaklık ölçme aletlerinde,

renkli TV'lerin tüplerinde, dış manyetik alanlardan dolayı ortaya çıkan renk karışmalarının

önlenmesinde, sargılı tip cihazların korumasında vb. kullanılır.

Sağlamlık testi: Ohm metre x100 kademesine alınır. Uçları termistöre bağlanır. Termistör

ısıtılır. Bu durumda direnç değeri artıyorsa PTC sağlamdır.

2.2.3. NTC (Negative Temperature Coefficient of Resistance)

Çalışma Prensibi

19

Negatif sıcaklık katsayılı termistörlerdir. Metal oksitlerin karışımından ibaret olan bir yarı

iletkendir. Termistörler RTD‟lerin aksine negatif direnç sabitine sahiptir. Bulunduğu

ortamın veya temas ettiği yüzeyin sıcaklığı arttıkça elektriksel direnci azalan devre

elemanıdır (şekil 2.5).

PTC ve NTC'lerin kullanım alanları: Isıya duyarlı devre yapımı, akım darbelerinde

koruyucu, demanyetizasyon (televizyon ekranlarında görüntü bozulmasının önlenmesi)

işlemi, sıcaklık ölçümü, transistörlü devrelerde sıcaklık dengeleme, ölçü aletlerinin

korunması, buzdolaplarında sıcaklık kontrolü, zaman geciktirme, elektrikli motorların

(özellikle yüksek güçlü) korunması.

Şekil 2.6: NTC çeşitleri

Sağlamlık testi: Ohmmetre x100 kademesine alınır. Uçları termistöre bağlanır. Termistör

ısıtılır. Bu durumda direnç değeri azalıyorsa NTC sağlamdır.

2.2.4. Thermocouple

Çalışma Prensibi

İki ayrı cinsteki metalin birer uçları birleştirildikten sonra dışarıdan ısıtılırsa bu iki metalin

serbest kalan uçlarına hassas bir voltmetre bağlandığında μV veya mV’lar mertebesinde bir

DC gerilim elde eldir. Bunun sebebi bu iki metalin termo-potansiyel değişim farklılıkları ısı

arttıkça artar ve iki metal arasında bir termo EMK oluşur. Burada oluşan enerjiye “termo-

enerji” adı verilir. Elde edilen DC gerilimin değeri sıcaklıkla doğru orantılı olarak artar.

Elektronik devrelerde bu küçük gerilim büyültülerek karşılık değeri olan dereceye

dönüştürülür.

20

Şekil 2.7: Termocouple (a) çalışma prensi, (b) Yapısı

Bu iki metalin yapılarındaki elektron sayıları farklı olduğundan biri diğerine göre pozitiftir.

Yani sistem pozitif ve negatif olmak üzere iki kutuplu bir sistemdir. Demir, bakır, kromel gibi

metaller pozitif kutup elektrodu, konstantan ve alümel gibi metaller negatif kutup için

kullanılan metallerdir. Yüksek sıcaklıklarda platin ve rodyum metalleri kullanılmaktadır.

Thermocouple’lar sisteme direkt bağlanamaz. Thermocouple ile sistem arasında

dengeleme kablosu adı verilen özel metal ve standart kılıf renkli özel kablolar kullanılır.

Kullanım alanları: Düz tip thermocouple‟lar -200°C'den 2320°C'ye kadar değişik prosesler

de yaygın olarak kullanılır.

Şekil 2.8: Termocouple çeşitleri

Mineral izoleli termokupllar -40 +1600°C'ye kadar çok değişik proseslerde yaygın olarak

kullanılır. Çeşitli makineler, tanklar, boru hatları, laboratuvar uygulamalarında; hava, su,

yağ ve gaz gibi sıvı ve gazlı ortamlarda, enerji santralleri, basınçlı kaplar, reaktörler ve kimya

21

endüstrileri gibi yerlerde yoğun olarak kullanılır. Sıcaklık limitleri içinde çalışabilecekleri

ortamlarda bükülebilir özelliğinden dolayı kablo gibi dolaştırılabilir. Tünel fırınlarda hareket

hâlindeki bir malzeme sıcaklığının veya fırın içi sıcaklık dağılımının ölçülmesinde kullanılır.

L tipi thermocouple’lar metal eriyiklerinin ve tuz banyolarının sıcaklık ölçümlerinde

kullanılır. Bu proseslerde L tipi termokupl kullanılmasının amacı, thermocouple kafasını

ortama açık olan banyo üzerindeki sıcaklık ve korozif ortamdan korumak içindir.

Portatif tip thermocouple çok çeşitli proseslerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Gerek

yüzey sıcaklıklarının ölçümünde gerek ortam sıcaklıklarının ölçümünde kullanılmaktadır.

Bayonet tip thermocouple’lar genelde basit proseslerde tercih edilen bir termokupldur.

Sabit kablolu üretimdir. Prosese yay sıkıştırmalı olarak monte edilir. Termokupl, ucundaki

metal kablo ile sıkıştırıldığından sızdırmazlık özelliği yoktur. Bu nedenle rutubetli

ortamlarda ve sıvılarda kullanılmaz. Genelde metal bloklara açılan bir deliğe daldırılarak

veya metal yüzeyine temas ettirilerek kullanılır. İnsetli tip thermocouple’lar genelde gaz

ve sıvı ortamlarda, tanklarda, kazanlarda, boru hatlarında, basınçlı ortamlarda ve çalışılan

ortamın termokuplu hızlı yıprattığı ortamlarda tercih edilir.

Sağlamlık testi: Avometre milivolt (örneğin; 200 mV) kademesine alınır. Thermocouple’ın

uçlarına avometrenin prop uçları sabitlenir. Thermocouple’ın ucu ısıtılır. Avometrenin

ekranında gerilim değişimi olup olmadığı gözlenir. Gerilim değişimi varsa termokupl

sağlamdır.

2.2.5. Termostat

Çalışma Prensibi

Termostatlar, metallerin ısıyla uzaması prensibine göre çalışır. Isınan metal uzayarak bir

kontağı açar ya da kapatır. Böylece kontağa bağlı devreler ya da cihazlar kontrol edilir. şekil

2.9‟de görüldüğü gibi iki farklı genleşme kat sayısına sahip bimetal malzeme sıcaklık etkisi

altında genleşmek isteyecektir. Bu metal malzemeler birbirleri ile birleştirildiğinden (perçin,

kaynak vb.) ve farklı genleşme kat sayılarına sahip olduklarından yüksek genleşme

özelliğine sahip olan diğerinin üzerine doğru eğim yaparak genleşecektir.

Şekil 2.9: Termostat yapısı

22

Kullanım alanları: Termostat, bir kontrol elemanıdır. Havalandırma, soğutma ve ısıtma

sistemlerinde, tıbbi cihazlarda, binalarda, elektrik ütülerinde, otomobil radyatörlerinde

fırınlarda ve önceden belirlenen sabit sıcaklığın gerekli olduğu cihazlarda sıcaklık derecesini

belli bir değerde tutmak için ortamın sıcaklığını hissederek bir sistemi çalıştırma ve

durdurma işlemini yapan kontrol elemanıdır. Bir termostat önceden belirlenmiş bir sıcaklıkta

soğutma veya ısıtma sistemini başlatır veya durdurur.

Sağlamlık testi: Avometre ohm kademesinde iken termostat uçlarına bağlanır. Oda

sıcaklığında ölçüldüğü zaman kısa devredir. Termostat ısıtılır, ısısı limit değere ulaştığı anda

açık devre pozisyonuna geçer. Tekrar soğumaya bırakıldığı zaman ısısı limit değerin altına

düştüğünde tekrar kısa devre pozisyonuna geçer. Bu durum sağlanıyorsa termostat

sağlamdır.

Resim 2.1: Isı kontrol devresi

Yukarıda transistörler ile yapılmış basit bir ısı kontrol devresi görülmektedir. Devre, ortam

soğuk iken çalışacak şekilde düzenlenmiştir. NTC soğuk iken ilk transistör kesimde, ikincisi

iletimdedir. NTC ısıtıldığı zaman, birinci transistör iletime geçer. Beyz gerilimi Ģase

potansiyeline çekilen ikinci transistör kesime girer. Röle, kontakları bırakır.

23

Resim 2.2:Thermocouple amplifikatörü

Yukarıdaki devrede kromel-alumel termokupl kullanılarak yapılmış devre görülmektedir.

Termokupl çıkışında oluşan gerilimin akımını sabit olarak tutmak için LM 134 akım regüle

entegresi kullanılmıştır. Bu entegre, aynı zamanda thermocouple için referans sıcaklık

noktası sağlamaktadır. LM 10 op-amp entegresi ile kuvvetlendirilen thermocouple

çıkışındaki gerilim çeşitli ölçme devrelerine uygulanabilir.

24

2.3. MANYETİK ALGILAYICI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

2.3.1. Alan Etkili Algılayıcı ve Dönüştürücüler

Çalışma Prensibi

Şekil 2.10: alan etkili algılayıcıların şeması

İletken ya da yarı iletken malzemeden yapılmış bir levha şekil 2.10’de görüldüğü gibi bir

manyetik alan içindeyken A ve B uçlarından DC gerilim uygulandığında, C ve D noktaları

arasında bir potansiyel fark oluşur. Bu gerilimin değeri manyetik alana levhanın yakınlığı ile

değişir. Bu prensipten yararlanılarak alan etkili transducer doğmuştur.

Kullanım alanları: Ortamdaki manyetik değişikliği algılayan ve buna bağlı olarak çıkışında

gerilim üreten elemanlara denir. Alan etkili transducer’ler, hassas mesafe pozisyon ve dönüş

algılayıcıları olarak kullanır.

2.3.2. Bobinli Manyetik Sensörler

Çalışma Prensibi

Bobin endüktif bir elemandır ve manyetik alan değişimi içinde bulunursa uçlarında gerilim

üretir. Bobin uçlarındaki gerilimin sürekli olması için sürekli değişen bir manyetik alan içinde

bulunması yani mıknatısın ya da bobinin sürekli hareket etmesi gerekir. Hareketin sürekli

25

olmadığı durumlarda bobin pasif olarak kullanılır. Bir bobinin içindeki nüvenin konumuna

göre bobinin endüktans değeri değişmektedir. Bu sayede uygulanan gerilime göre bobin

uçlarına düşen voltaj değişir.

Bir bobinin içinde bulunan nüvenin konumu şekil 2.11’de görüldüğü gibi hareket ettirildiği

zaman bobinin indüktansı değişmektedir. İşte bu prensipten yola çıkılarak bobinli manyetik

sensörler geliştirilmiştir.

Şekil 2.11: Bobinli endüktif sensör

Kullanım alanları: Bu tip algılayıcılar nüvenin hareket etmesi prensibine göre

çalıştıklarından dolayı daha çok, hareketli olayların algılanması işleminde kullanılır. Buna en

iyi örnek ise basınç algılayıcılardır. Nüve sabitlenmiş bir diyafram ile ortamdaki basınç

kuvveti değişimlerinin nüveye aktarılması, nüvenin hareketiyle manyetik akının, dolayısıyla

bobin üzerindeki indüklenen gerilimin değişimi söz konudur. Çok duyarlı algılama özelliğine

sahiptir. Biyomedikal uygulamalarında ise kan basıncı ölçümlerinde kullanılır. Bazı

sistemlerde metal cisimlerin algılanması için de kullanılır.

Sağlamlık testi: Yapı olarak basit olduklarından sağlamlık testi de basit bir şekilde

yapılabilir. Nüvenin hareketi ve bütünlüğü gözle kontrol edilebilir. Bobinin kontrolü ise

katalog değerleri ile karşılaştırmak suretiyle direnç değeri ohmmetreyle ölçülerek yapılır.

2.3.3.Elektronik Devreli Manyetik Sensörler (Yaklaşım Sensörleri)

Çalışma Prensibi

Endüktif sensörlerin içinde bobin, bobini besleyen bir osilatör bulunur (şekil 2.12). Osilatör

bobin üzerinden sensörün ön yüzeyine yayılacak bir manyetik alan üretir. Eğer bu alana

manyetik bir cisim girerse Eddy akımları bu metal üzerinde dolaşır. Metal cisim sensöre

yaklaştıkça bu akımın değeri artar ve osilatörü durdurur. Osilatörün durması sonucunda

çıkış, durum değiştirir. İçinde ya transistör ya da tristör bulunur. Durum değişmesi ile

iletimde olan eleman kesime gider.

26

Şekil 2.12: Endüktif yaklaşım sensörünün blok şeması

Mekanik anahtarlara göre ömrü daha uzundur. Anahtarlama frekansı yüksektir. Ortam

koşullarından fazla etkilenmez. Algılanacak cisme dokunmaksızın algılama yapar. Plastik

veya cam arkasından metalin algılanması gibi üstün özellikleri vardır.

Kondansatör kapasitesi, plakalar arası mesafenin değişimi veya plaka yüzeyinin değişimi ile

değiştirilebilir. Kapasitif dönüştürücülerde, kontrol edilmek istenen durum, pozisyon gibi

büyüklükler kondansatör üzerinde kapasite değişimi yapar. Bu kapasite değişimi ya levhalar

arası mesafe değiştirilerek ya da kondansatörün yüzey alanı değiştirilerek yapılır.

Anlatılan özelliklerde biriyle iletkenliğe bağlı olmadan tahta, cam, plastik ve deri gibi

malzemelerin ya da akıcı ve taneli yapıdaki malzemelerin temassız algılanması için kullanılır.

Plastik ya da metal kılıflar içinde bulunur. Farklı çaplarda silindirik veya kompakt olanları

vardır.

Kapasitif yaklaşım sensörleri, bir kapasitansın elektrik alanına yaklaşan cismin neden

olduğu kapasite değişikliğini algılayan anahtarlardır (şekil 2.13). Kapasite değişikliğini

etkileyen faktörler:

-Algılama yüzeyi önündeki cismin uzaklığı ve konumu

-Cismin boyutları ve şekli

-Cismin dielektrik katsayısı

Şekil 2.13: Kapasitif yaklaşım sensörünün blok şeması

Kullanım alanları: Metal cisimlerin varlıklarının ya da geçişlerinin algılanması için

kullanılır. Diğer bir ifade ile iletken malzemelerin temassız algılanması için kullanılır.

Yüksek anahtarlama frekansı gerektiren uygulamalarda kullanılır.

27

Şekil 2.14: Bir yaklaşım sensörünün malzeme algılaması

Endüktif yaklaşım sensörleri, robotik sistemler, malzeme sayma, asansör seviye kontrol,

kapı açma/kapama, metalik malzeme algılama, hız algılama, gibi alanlarda kullanılır.

Kapasitif dedektörler, tüm yalıtkan ve metal olmayan malzemeleri yakın mesafeden

algılama avantajına sahiptir. Toz malzemeleri algılamak için de kullanılır. Temel kullanım

alanları gıda işleme, kimya, plastik, inşaat malzemeleri vb.dir.

Bu nedenle, kapasitif yaklaşım sensörleri, plastikten, cama, seramikten, kartona ya da sudan

yağa kadar her türlü sıvıların ve iletken malzemelerin algılanmasında kullanılabilir (şekil

2.15a).

Şekil 2.15: (a) Kapasitif yaklaşım sensörleri (b) Yüksek sıcaklıklar için kapasitif sensörler

Yüksek sıcaklıklar için yapılmış kapasitif sensörler (şekil 2.6b): Standart sensörlerden

değişik bir yapıya sahip olan yüksek sıcaklık sensörleri, -200...+250°C arasında çalışabilir.

Elektronik devre bölümü yüksek sıcaklıkta bulunan algılama merkezinden tamamen izole

edilmiştir. Sıcak maddelerin (sıvı, yağ ya da plastik taneciklerin) seviye kontrolünde

kullanılır. Sıcaklığın yüksek olduğu ortamlarda katı metallerin veya metal olmayan

malzemelerin algılanması için idealdir.

Sağlamlık testi: Bu tip algılayıcıların çalışması için ek devreler gerekmektedir. Sağlamlık

kontrolleri de devre ve algılayıcı düzeyinde yapılır. Algılayıcı olarak kullanılan bobin ve

kapasitenin sağlamlık testi; bobin için sarım direnci ohmmetre ile kontrol edilir, ölçülen

değer katalog değerleri ile karşılaştırılarak sağlamlık kontrolü yapılır. Kapasite ise yüne

ohmmetre ile şarj deşarj durumu kontrol edilerek yapılabilir. Bu konular daha önceki

28

modüllerde ayrıntılı olarak işlenmiştir. Algılayıcılar sağlam ise devre kısmının kontrolleri

arıza bulma teknikleri uygulanarak osilaskopla kat çıkışlarındaki sinyal takipleri yapılarak

kontrol edilebilir.

29

2.4. OPTİK ALGILAYICI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

2.4.1. Fotodirenç (LDR) (Light Depending Resistors)

Çalışma Prensibi

Yapımında kullanılan malzemeler, yüzeye gelen ışık ile direnci değişen yarı iletkenler olan

kadmiyum sülfit (CdS) ve kadmiyum selenid (CdSe)dir. Bu elemanların direnç değerleri,

üzerine düşen ışık şiddetiyle ters orantılı olarak değişim gösterir. Üzerine ışık düştüğünde

direnç değeri azalır, karanlıkta ise yüksek direnç gösterir. Fotodirence seri bağlanan bir

direnç ile bir gerilim bölücü yapıp fotodirençteki direnç değişimi gerilim değişimine

dönüştürülebilir. Bu gerilim ile bir transistör veya OPAMP‟ın çalışması kontrol edilebilir.

Şekil 2.16’de fotodirencin yapısı, sembolü ve kılıfı görülmektedir.

Şekil 2.16: Fotodirencin (a)Yapısı, (b) Sembolü, (c) Kılıfı

Kullanım alanları: Işık değişimi ile kontrol etmek isteyeceğimiz tüm devrelerde

kullanabiliriz. LDR'ler, endüstriyel kumanda sistemlerinde, otomatik gece lambalarında,

sokak lambalarında dijital sayıcılarda, kanın renk yoğunluğunu belirleyen tıbbi cihazlarda,

flaşlı fotoğraf makinelerinde, hareket detektörlerinde, alarm sistemlerinde, otomatik açılıp

kapanan kapılarda, turnikelerdeki sayma sistemlerinde vb. birçok alanda kullanılır.

Sağlamlık testi: Herhangi bir devreye ihtiyaç duymadan doğrudan ölçü aletinin ohmmetre

kısmı kullanılarak sağlamlık kontrolü yapılabilir. Ohmmetre fotodirencin uçlarına yön fark

etmeksizin bağlanıp ışığa tutulduğunda ışığın şiddeti arttıkça değeri düşer. Işık alan pencere

tam olarak kapatıldığında hemen hemen açık devre gösterir yani iç direnç maksimum değere

ulaşmıştır. Ölçüm esnasında fotodirenç bunların haricinde bir davranış gösteriyorsa

arızalıdır.

2.4.2.Fotodiyot

Çalışma Prensibi

30

Fotodiyotlar tıpkı zener diyotlar gibi devreye ters polarize olacak şekilde bağlanır. Karanlıkta

ters polarizasyon altındaki fotodiyottan çok küçük μA değerinde bir sızıntı akımı

geçmektedir. Fotodiyot üzerine düşen ışık mercek sayesinde jonksiyon üzerine odaklanır.

Foto enerjisini alan valans elektronlarının hızı artar ve yörüngeden kopar. Diğer bir deyişle

valans bandından iletkenlik bandına geçer. Bu olay ters polarizasyon altında bulunan

diyodun, ters sızıntı akımının aşırı sayılabilecek derecede artmasına yani diyot iç direncinin

azalmasına sebep olur.

Foto diyodun bu ters yön iletkenliğindeki artış, üzerine düşen ışık miktarı ile orantılı olarak

artar. Üzerine ışık düşürülünce p-n birleşiminde direnç azalır ve akım akmaya başlar. Işık

şiddeti arttıkça P-N ekleminin direnci azalır ve akım artar. Işık azalınca akım da azalır. Diğer

bir ifadeyle, fotodiyot ışık şiddetine bağlı, değişken bir direnç olarak da işlev görür. P-n

jonksiyonun ışık görmesi için diyodun bir yüzeyine lens tipi yakınsak mercek yerleştirilmiş

olup ışığın jonksiyon üzerine odaklanması sağlanmıştır. Şekil 2.17’de fotodiyotun a)

Karakteristik eğrisi, b) Devre sembolü, c) Yapısı, d)Kılıfı görülmektedir.

Şekil 2.17: Foto diyodun (a) Karakteristik eğrisi, (b) Devre sembolü, (c) Yapısı, (d) Kılıfı

Kullanım alanları: Fotodiyotlar ışığa karşı çok duyarlıdır. Bu yüzden lüksmetrelerde,

elektronik alarm devrelerinde, optik sayıcılarda, bilgisayarlarda, fotoğraf makinelerinde ve

kameralarda mesafe ayarında kullanılır. Transistör, tristör gibi elemanların tetikleme

devrelerine bağlanarak onların ışık duyarlı çalışmalarını sağlayabilmektedir.

31

Şekil 2.18: Fotodiyodun kullanım alanları

Sağlamlık testi: Avometrenizi ohm kademesine getiriniz. Fotodiyotu avometrenize ters

olarak bağladıktan sonra üzerine ışık tuttuğunuzda direncinin azaldığını ve üzerini

kararttığınızda direncin arttığını gözlemlemeniz gerekiyor. Eğer direnç değişimi anlatıldığı

şekilde oluyorsa fotodiyot sağlamdır.

2.4.3.LED (Light Emitting Diode) (Işık Yayan Diyot)

Çalışma Prensibi

Işık yayan diyotlar, doğru yönde gerilim uygulandığı zaman, elektriksel enerjiyi ışık enerjisi

hâline dönüştüren özel katkı maddeli PN diyotlardır.

Bir LED’in üretimi sırasında kullanılan değişik katkı maddesine göre verdiği ışığın rengi

değişmektedir.

GaAs (Galliyum arsenid): Kırmızı ötesi (görülmeyen ışık),

GaAsP (Galliyum arsenid fosfat): Kırmızıdan - yeşile kadar görülür.

LED’lerin görünür ışıma bölgelerinde çektikleri akımlar, renklerine göre farklı olup 1,5 mA

ile 100 mA arasında çalışabilmektedir. Ancak 40mA‟in üstündeki akımlar devamlı çalışmalar

(DC) için kullanılmaz. LED’in en ideal çalışma akımı 20 mA seçilir.

32

LED’ler diyotlar, değişik büyüklük ve şekillerde yapıldığı gibi iki veya üç renkli olanları da

vardır. İki renkli LED’lerde diyotlarda aynı muhafaza içine birbirine ters bağlı iki LED

yerleştirilmiş olup kırmızı-yeşil, sarı-yeşil gibi renkleri vardır. İki ayrı LED katot uçları

birleştirilip, anot uçları ayrı olacak şekilde bir muhafaza içine alınırsa üç renkli LED’ler elde

edilir. Bu LED’lerin renkleri kırmızı, yeşil veya ikisi birlikte yandığında sarı olur.

Şekil 2.19: LED’in a) Yapısı, b) Sembolü, c) Kılıfı

Şekil 2.20: İnsan gözünün algılayabildiği dalga boyu sınırları

Şekil 2.21: İki ve üç renkli diyotların yapısı

33

Kullanım alanları: TV kumandaları, cep telefonları, oyuncaklar, gece görüş sistemleri,

otomobillerde gösterge lambaları, trafik ışıkları, dijital ölçü aletleri, dijital ekranlı

bilgisayarlar, hesap makineleri ve yazıcı elektronik sistemlerdir. Bazı hâllerde işaret lambası

ve ışık kaynağı olarak da yararlanılır. Optoelektronik kuplör de bir LED uygulamasıdır. Ayrıca

aydınlatma amaçlı da kullanılmaktadır.

Sağlamlık testi: LED’in diyotun sağlamlık kontrolünü multimetre ile yapabiliriz.

Multimetremiz ohm kademesinde iken diyotun anoduna eksi (-), katoduna artı (+) gerilim

uygulandığında sonsuz direnç göstermelidir. Diğer durumda ise bir miktar direnç gösterip

ışık vermelidir. Testimiz anlattığımız şekilde sonuçlanıyor ise diyodumuz sağlam, bunun

dışındaki durumlarda arızalıdır.

2.4.4.İnfrared Diyot

Çalışma Prensibi

Yapı itibarıyla tamamen normal LED’ler gibidir ancak tek farkı yaydığı ışığın insan gözüyle

görülemeyecek bir frekans bandında olmasıdır. YaklaĢık 1.5 V ile çalışır ve genellikle foto

transistörlerin ışık kaynağı olarak kullanılır. Sebebi bu tipteki transistörlerin kızıl ötesi ışığa

daha hassas olmalarıdır. Robot uygulamalarında görülür ışığa, çevresel ışıktan daha az

etkilenmeleri daha kolayca modüle edilebilmeleri ve görünmez olmalarından dolayı tecih

edilmektedir.

Kullanım alanları: Kızıl ötesi uzaklık sensörü IR sensörleri genellikle uzaklık ölçümünde

kullanılır. Kızıl ötesi ışık yollayan sensör cisimden yansıyan ışığın durumuna göre uzaklığı

belirler. Uzaktan kumandalara, yazıcılara, modemlere, dijital çağrı cihazlarına, elektronik

kameralara, elektronik ajandalara, cep telefonları ve taşınabilir bilgisayarlara kızıl ötesi

bağlantılar sağlanabilmektedir. Ayrıca tıpta infraruj (ışın tedavisi); romatizmal

rahatsızlıklar, bel boyun fıtıkları, kas rahatsızlıklarında da kullanılmaktadır.

Şekil 2.22: İnfrared diyodun kullanım alanları

34

Sağlamlık testi: İnsan gözünün göremeyeceği bir ışık yaydığı için ohmmetre ile LED'lerde

olduğu gibi görsel bir ölçüm yapılamaz. Bunun yerine normal diyotlar gibi ölçülür. Ölçüm

uçlarının bir yönünde açık devre diğer yönünde ise düşük direnç göstermelidir.

2.4.5.Foto Transistörler

Çalışma Prensibi

Transistörlerin normal transistörlerden tek farkı beyz ucundan yapılan tetiklemenin ışık

şiddeti kullanılarak yapılmasıdır. Bu bakımdan genelde foto transistörlerin beyz uçları

kullanılmaz. Ancak birçok foto transistörde yine de beyz terminali dışarıya çıkarılmıştır.

Transistörün üzerinde küçük bir mercek bulunur.

Şekil 2.23: (a) Yapısı, (b) Sembolleri, (c) Dış görünüşü

Bu mercek ışığın N-P jonksiyonu üzerine odaklanması için kullanılmıştır. Tetikleme işlemi,

bu merceğe ışık gönderilerek yapılır. Uygulanan ışığın şiddetine göre emitör-kollektör

arasındaki iç direnç değişir ve yükün akımı kontrol edilebilir. Işığın şiddeti ile emitör-

kollektör arası iç direnç ters orantılıdır. Yani Işık şiddeti arttıkça emiter-kollektör arası iç

direnç düşecektir. Bu durumda μA seviyelerinde beyz akımı sağlanacaktır. μA seviyelerinde

de olsa beyz akımının sağlanmış olması kollektör akımının mA seviyelerinde seyretmesine

sebep olur. Bu seviyedeki bir akımla birçok devre elemanını kontrol etmek mümkündür.

Hatta darlington foto transistör kullanılarak daha da yüksek kollektör akımının sağlanması

mümkündür.

Kullanım alanları: Foto transistörlerin doğrudan küçük yüklere bağlanabilmesi bir

avantajdır. Fakat ısıya bağımlı olması ve ortamdaki ışıktan etkilenmesi ise bir dezavantajdır.

Uzaktan kumandayla kullanılan cihazlarının üzerinde siyah bir geçirgen plastik vardır. Bu

şekilde infrared alıcı devresi gün ışığından korunmuş olur. Bu elemanlar tv, video, müzik

seti, klima gibi cihazların uzaktan kumanda devrelerinde, gün ışığına duyarlı olarak çeşitli

aygıtların ve alarm sistemlerinin çalıştırılmasında vb. kullanılmaktadır. Foto diyotların

üzerinden geçirebildiği akım mikroamper düzeyindedir. Foto transistörler ise miliamper

düzeyinde bir akım geçişini mümkün kılar. Akımın büyük olması başka bir devreyi

çalıştırmada (sürmede) kolaylık sağlar. Foto transistör seri imalatta banttan geçen malların

sayılmasında veya kesilerek paketlenmesinde hava kararınca yanan lambalarda, hızsız

alarm sistemlerinde ve turnikelerde kullanılır.

35

Sağlamlık testi: Normal transistör gibidir. Beyz-kollektör diyodu fotodiyot gibi ölçülebilir.

2.4.6.Foto Pil

Çalışma Prensibi

Foto piller üzerlerine ışık düşünce uçları arasında potansiyel farkı oluşan yarı iletken

elemanlardır. Yani ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştürürler. Aşağıdaki şekilde

sembolü görülmektedir.

Şekil 2.24: Foto pil sembolü

Foto pillerin yapısında “selenyum”, “kadmiyum” gibi maddeler yarı iletken olarak

kullanılmaktadır. İnce çelik bir kılıfın içine altta selenyum, üstte kadmiyum olacak şekilde

iki tabaka oluşturulur. Burada selenyum (P maddesi) ve kadmiyum (N maddesi) bir P_N

fonksiyonu oluşturur. Burada ışık enerjisi ile elektron hareketini kolaylaştırmak için

selenyum içine bor, kadmiyum içine fosfor karılmıştır. Foto pilin üst yüzeyine (kadmiyum

N maddesi ile temas hâlinde) ışığı geçirebilen ince altın ızgara yerleştirilmiştir. En üst

kısmında ise ışığı rahatlıkla geçirebilen şeffaf ve yalıtkan bir lens kullanılmıştır, PVC

izolatör kadmiyum ile çelik kılıfın temasını engeller. Altın ızgara (-), çelik kılıf (+) kutbu

oluşturmaktadır.

Foto pil üzerine ışık düştüğünde fotonlar p maddesi içindeki azınlık, akım taşıyıcı serbest

elektronları hızlandırıp kopararak N maddesine geçmelerini sağlar. N maddesi elektron

yönünden zenginleşirken negatif yükle, elektronlarını kaybeden P maddesi pozitif yükle

yüklenmiş olur. Çelik kılıf p maddesi ile altın ızgara n maddesi ile temas hâlinde olduğu için

çelik kılıf (+), altın ızgara (-) olmak üzere iki uç arasında 0,5 V civarında bir potansiyel farkı

meydana gelir.

Foto pillerden elde edilen gerilim artırılmak istendiğinde birden fazla foto pil doğru yönde

birbirine seri bağlanabilir. Sağlayabildikleri akım artırılmak istendiğinde yine doğru yönde

olmak kaydıyla paralel bağlanmalıdır.

Kullanım alanları: Güneş pilleri (foto voltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan

elektrik enerjisine dönüştüren yarı iletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire

36

şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise

0,2-0,4 mm arasındadır.

Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak

bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da foto voltaik modül adı

verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç

watt'tan megawatt'lara kadar sistem oluşturulur. Bu elemanlar, güneş ışığıyla çalışan saat,

radyo ve TV istasyonları, GSM santralleri hesap makinesi, otomobil, sokak lambası,

billboard aydınlatılması, uydu vericisi, uçak vb. aygıtlarda kullanılmaktadır.

Sağlamlık testi: Avometre, DC volt kademesine alınır. Prop uçları güneş pilinin artı ve eksi

uçlarına bağlanır. Pil yüzeyine ışık gelmesi sağlanır. Belirli bir gerilim okunuyorsa eleman

sağlamdır.

37

2.5. SES, KONUM ALGILAYICI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ

2.5.1. LVDT Konum Algılayıcı

Yapısı

LVDT (doğrusal değişken fark dönüştürücüler) (linear variable differential transformer)

mekanik olarak hareketlendirilmiş nüvesi ile bir transformotördür. Bir LVDT transdüser

örneği şekil 2.25’de gösterilmiştir. Bu, tek primere (L1) ve iki sekondere (L2 ve L3) sahip

bir transformatördür. Sekonder sarımlar birbirine zıt yönde sarılmışlardır ve böylece

ürettikleri akımlar birbirini yok eder.

Şekil 2.25: Doğrusal farksal gerilim transformatörü (LVDT)

Çalışma prensibi: Uyarıcı sıfır olduğunda çekirdek L2 ve L3‟ü eşit miktarda etkiler ve

böylece akımlar tam olarak birbirini yok ettiğinden çıkış gerilimi de sıfır olur. Primer

sarımına bir AC besleme kaynağı bağlanmışken transdüsere bir uyarıcı uygulanırsa

diyafram, çekirdeği hareket ettirir. Bu durumda L2 ve L3‟ün indüktif reaktansları artık

birbirine eşit olmaz. Sekonder sarımlardaki akımlar birbirine eşit olmadığından çıkıştaki yük

üzerinden bir gerilim oluşturacak şekilde net bir akım akmaya başlar. Bu çıkış gerilimi

uygulanan uyarıcıyla orantılıdır ve fazı ise çekirdeğin ne yönde hareket ettiğini

göstermektedir.

Kullanım alanları: Yukarıda şematik olarak gösterilen kullanım alanları dışında, hassas ve

güvenilir olmasından dolayı biyomedikal alanda da sık tercih edilen bir algılayıcıdır. Nüve

ucu hassas bir diyaframa tutturulur. Diyaframda direkt olarak damar üzerine temas edilerek

kalbin kasılması esnasında oluşan kan basıncı ve buna bağlı olarak damar genleşmesi

diyafram tarafından algılanır. Algılanan kuvvet nüveye aktarılır ve nüvenin hareketi ile

manyetik alandaki değişim ek devrelerle bilgi sinyallerine dönüştürülür. Ayrıca hassasiyet

ve doğruluğundan dolayı diğer kan basınç ölçüm cihazlarının kalibrasyonunda kullanılır.

38

Şekil 2.26: LVDT kullanım alanları

Sağlamlık testi: LVDT yapı itibarıyla transformatör olduğundan sağlamlık kontrolü de

benzer aşamalardan oluşur. Birincil ve ikincil sarımların kontrolü ohmmetreyle yapılır.

Bobinlerin omik değerleri ölçülür ve katolog değerleri ile karşılaştırılır. Bazılarında bu

değerler malzeme üzerinde de bulunmaktadır. Ayrıca sarımlar arasında oluşabilecek kısa

devreler de ölçü aletinin uygun konumlarında kontrol edilmelidir. Nüvenin hareket kabiliyeti

de kontrol edilmelidir.

2.5.2. Piezo Elektrik Kristal Yapılar

Yapısı

39

Şekil 2.27: Quartz kristalindeki piezo elektrik etki

Piezo elektrik etkisi gerginliğe maruz kaldığında kristal malzemenin elektrik yükü

üretmesidir. Etki quartz (SiO2), yapay olarak kutuplandırılmış insan yapımı seramikler ve

PVDF gibi bazı polimerler gibi doğal kristallerde mevcuttur. Piezo elektrik malzemenin

ferro-elektrik özelliğe sahip olduğu söylenir. Bu ad, ferro-manyetik özelliklere

benzediğinden verilmiştir. Piezo kelimesi sıkıştırma (pres) anlamında yunanca piezen

kelimesinden gelmektedir.

Bir quartz kristali şekil 2.27 a’da görüldüğü gibi bir silikon (Si) ve iki oksijen (O2) atomunun

bir helis etrafındaki değişken durumunda olduğu gibi bir helis olarak modellenebilir. Bir

quartz kristali x, y ve z eksenlerinde kesilmiştir, bundan dolayı şekil 2.27a’da z eksenindeki

bir görünüştür. Tek bir kristal hücrede üç silikon atomu ve altı oksijen atomu vardır. Oksijen

çift olarak kümelenir. Her silikon atomu dört pozitif yük ve bir çift oksijen atomu dört negatif

yük (atom başına iki) taşır. Bu yüzden bir quartz hücre stresten uzak şartlar altında elektriksel

olarak nötr‟dür. X ekseni boyunca haricî bir kuvvet uygulandığında altıgen kafes

deformasyona uğrar. Şekil 2.27 b, bir kristaldeki atomları kaydıran sıkıştırma kuvvetini

göstermektedir. Bu sıkıştırma sonucu silikon atom tarafında pozitif yük, oksijen çifti

tarafında negatif yük birikir. Bundan dolayı kristal, y ekseni boyunca bir elektrik yükü

geliştirir. şayet kristal x ekseni boyunca uzatılırsa (şekil 2.27’c) farklı bir deformasyonun

sonucu olarak y ekseni boyunca ters polariteli yük birikimi gerçekleşir. Bu basit model

kristal malzemenin mekanik deformasyonuna tepki olarak yüzeyinde elektrik yükü meydana

getirebildiğini göstermektedir.

Çalışma prensibi: Elektrik yükünün alınması için kristal kesiminin zıt taraflarına iletken

elektrotların kristale yerleştirilmesi gerekir. Sonuç olarak piezo elektrik algılayıcı, dielektrik

piezo elektrik malzeme ile beraber bir kapasitör olmaktadır. Dielektrik bir elektrik yükü

generatörü olarak aksiyonda bulunarak sonuçta kapasitör uçlarında bir V gerilimi oluşur.

Kristal dielektrikteki yük kuvvetin etkidiği yer ile biçimlenmesine rağmen metal elektrotlar

yüzey boyunca yükleri dengeleyerek kapasitörün yöne bağlı seçicilik duyarlılığını engeller.

Bununla beraber şayet elektrotlar kompleks bir paternde yapılırsa seçilen elektrotlardan

tepkinin ölçülmesiyle uygulanan kuvvetin tam yerinin belirlenmesi mümkündür.

Piezo elektrik etki geri dönüşümlü fiziksel bir etkidir. Yani kristalin uçlarına gerilim

uygulanmasıyla mekanik bir gerilme üretebilir. Kristal üzerine bazı elektrotlar yerleştirilerek

bir çift elektrot ile kristale gerilim verilebilir ve diğer elektrot çiftlerinden gerinim sonucu

40

gelişen yükün alınması mümkündür. Bu metot çeşitli piezo elektrik dönüştürücülerde

oldukça yaygın olarak kullanılır.

Kullanım alanları: Piezo elektrik etki, basit mikrofonların tasarımında kristal malzemede

gelişen mekaniksel gerginliğin elektrik yüküne doğrudan dönüşümünde kullanılabilir.

Algılayıcı için en yaygın kullanılan malzemeler piezo elektrik seramik olup çok yüksek

frekans sınırlarına kadar çalışabilir. Bundan dolayı piezo elektrik algılayıcılar ultrasonik

dalgaların dönüşümünde kullanılır. Ultrason propları ses dalgalarını piezo elektrik etkisi adı

verilen bir sistemle üretir ve algılar. Propların içinde çok sayıda piezo elektrik kristali adı

verilen quartz kristal bulunur. Elektrik akımı uygulandığında kristaller hızla şekil değiştirir.

Bu şekil değişikliği titreşime ve sonuçta ses dalgası oluşmasına yol açar. Tam tersi olarak

kristallere herhangi bir ses dalgası ya da basınç ulaştığında bu kez elektrik akımı üretirler.

Bu sayede aynı kristaller hem ses üretmek hem de sesi algılamak amacıyla kullanılır. Probun

içinde ayrıca kendi ürettiği sesin oluşturduğu yansımaları ayıran bir bölüm ve üretilen ses

dalgalarını odaklamaya yarayan bir de akustik lens bulunur.

Sağlamlık testi: Kristal yapılar direkt olarak sağlamlık testine tabi tutulmaz. Sağlamlığı

ölçecek bir yöntem ya da cihaz mevcut değildir. Kristal kontrolü devre üzerinde çalışma

esnasında yapılır. Bu işlem osilaskopla yapılmaktadır. Devrenin çalışması esnasında kristalin

ürettiği frekans osilaskop ile ölçülür, kristal üzerindeki değer ile karşılaştırılarak durumu

değerlendirilir. Eğer problem varsa ve devre üzerindeki ilgili diğer elemanlar da sağlamsa

kristalin değiştirilmesi yoluna gidilir.

2.5.3. Mikrofon

Yapısı

Belli frekanslar ile ortamın (katılar, sıvılar ve gazlar) alternatif sıkışma ve genleşmesi ses

dalgaları olarak adlandırılır. Ortamın içeriği dalganın yayılma yönünde osilasyon yapar

bundan dolayı bu dalgalar boyuna mekanik dalgalar olarak adlandırılır. Ses kelimesi

yaklaşık 20-20000 Hz arasında insan kulağının işitme aralığı ile ilişkilidir. 20 Hz‟nin

altındaki boyuna mekanik dalgalar ses altı (infra sound) ve 20000 Hz üzeri ise ses ötesi veya

üzeri (ultra sound) olarak adlandırılır. Ses sinyallerini (akustik enerji) elektrik sinyallerine

çeviren elemanlara mikrofon denir. Bu elemanlar, ses sinyallerini elektrik sinyallerine

çeviren transdüserler (transducer, transduser) olarak da tanımlanabilir. Mikrofonların yapısı,

özelliği ve çalışma ilkesi nasıl olursa olsun en önemli elemanları hareketli bir diyafram ve

diyaframın sapmalarını elektrik sinyaline dönüştüren bir yer değişim algılayıcısından

oluşmaktadır. Bütün mikrofonlar bu iki temel bileşenin tasarımı ile farklılık gösterir.

41

Şekil 2.28: (a) Dinamik (bobinli, manyetik) mikrofonlar, (b) şeritli (bantlı) mikrofonlar

(c) Kapasitif (kondansatör) mikrofonlar, (d) Piezo elektrik kristalli mikrofonlar (kristal

mikrofonlar), (e) Elektret (electret) mikrofonlar

Çalışma prensibi:

Dinamik (bobinli, manyetik) mikrofonlar: Şekilde iç yapısı görülen dinamik mikrofonun

diyafram (membran, kon, esnek zar) adı verilen kısmına gelen ses titreşimleri bu elemanın

salınım yapmasına neden olur. Titreşen diyafram ise kendisine tutturulmuş olan çok hafif

hareketli bobini titreştirir. Silindirik yapılı bir doğal mıknatısın içine yerleştirilmiş olan bobin

ise gelen ses dalgalarının frekansında (AF: Audio frequency, ses frekans, alçak frekans)

elektrik sinyalleri üretir. Üretilen elektrik sinyallerinin değeri son derece küçük olup 1-10

mV düzeyindedir.

Şeritli (bantlı) mikrofonlar: Şekilde görüldüğü gibi manyetik alan içine yerleştirilmiş ince

bir alüminyum ya da kalay levhaya ses sinyalleri çarpınca manyetik alan içinde hareket eden

levhada ses frekanslı akım oluşur.

Kapasitif (kondansatör) mikrofonlar: Statik elektriklenme esasına göre çalışan mikrofon

tipidir. Şekilde görüldüğü gibi kapasitif mikrofonlarda ses dalgalarının basıncı, ince metal

42

diyaframı etkiler. Diyaframın esnemesiyle kondansatör gibi çalışan düzeneğin kapasitesi

değişir. Bu değişim sesin özelliğine göre çıkışta elektrik sinyalleri oluşturur.

Piezo elektrik kristalli mikrofonlar (kristal mikrofonlar): Kuartz (quartz), roĢel

(rochelle) tuzu, baryum, turmalin gibi kristal yapılı maddelere basınç uygulandığında

üzerinde elektrik akımı oluşur. Bu akım, basıncın kuvvetine ve frekansına göre değişir. İşte

bu esastan yararlanarak kristal mikrofonlar yapılmıştır. Kristalli mikrofonlarda, kristal

madde şekilde görüldüğü gibi çok ince iki metal elektrot arasına yerleştirilmiş ve bir pin

(küçük çubuk) ile diyaframa tutturulmuştur. Ses titreşimleri diyaframı titreştirince kristal de

titreşmektedir. Kristaldeki titreşim ise AC özellikli sinyallerin oluşmasını sağlamaktadır.

Elektret (electret) mikrofonlar: Rondela (halka) biçimindeki ince bir yarı iletken maddenin

iki yüzü, üretim aşamasında elektrostatik yöntem kullanılarak artı (+) ve eksi (-) ile yüklenir.

Bu elektrik yükü yarı iletken maddenin özelliğinden dolayı yıllarca aynı değerde kalır.

Elektret kapsül, kristal mikrofonlarda olduğu gibi diyaframa bağlanmıştır. Diyafram

titreştiğinde, elektret de hareket eder. Bu da kapsülün moleküler yapısını değiştirerek

elektrotlar arasında bir gerilim oluşmasını sağlar.

Kullanım alanları: Dinamik mikrofonlar daha ziyade müzik yayınlarında kullanılır, kapasitif

(kondansatör) mikrofonlar 50-15000 Hz arası frekanslı seslere karşı duyarlıdır, şeritli

mikrofonların empedansı çok düşük, kaliteleri yüksektir. Sarsıntıdan, rüzgârdan olumsuz

etkilendiklerinden kapalı ortamlarda kullanılır, elektret (electret) mikrofonlar boyutları

küçük olduğundan yaka mikrofonu olarak kullanılmaya uygundur.

Sağlamlık testi: Mikrofonlara sağlamlık testi uygularken öncelikle mikrofonun özelliğine

göre direncine bakarız. Katalogda ya da üzerinde belirtilen direnç değerlerini avometre ile

kontrol ederiz. Daha sonra mikrofonun çıkışına bir preamplifikatör (çok küçük sinyalleri

yükselten yükseltici) bağlarız. Preamplifikatörün çıkışına da bir osilaskop bağlayarak

mikrofona ses dalgası veririz. Uyguladığımız seslere göre osilaskop ekranında AC

titreşimler oluşuyorsa mikrofonumuz sağlamdır.

2.5.4. Hoparlör

Yapısı

Elektrik sinyallerini ses dalgalarına çeviren cihazlara hoparlör denir. Başlıca beş çeşit

hoparlör vardır:

-Dinamik hoparlörler

-Kristalli hoparlörler

-Elektrostatik hoparlörler

-Elektromanyetik hoparlörler

-İyonlu hoparlörler

43

Resimde 2.29’da görüldüğü gibi dinamik hoparlörler, bobin, mıknatıs, kon (diyafram) gibi

elemanların birleşiminden oluşmuştur. Bu elemanlarda demirden yapılmış bir silindirin

ortasına doğal mıknatıs yerleştirilmiştir. Mıknatısla yumuşak demir arasındaki hava

aralığına ise hoparlör diyaframının uzantısı üzerine sarılmış bobin konmuştur. Bobinin

sarıldığı diyaframın alt kısmı bir süspansiyon (esnek taşıyıcı) ile gövdeye tutturulmuştur.

Bobin, süspansiyonlar sayesinde hava aralığında rahatça hareket edebilmektedir.

Hoparlörlerde kon iki tanedir. Geniş çaplı olan dışarıda, küçük çaplı olan ortadadır. Büyük

kon kalın (bas) sesleri, küçük kon ise ince (tiz) sesleri oluşturur.

Resimde yapıları görülen piezo elektrik hoparlörler çizgi biçiminde, birbirine karşı polarize

edilmiş, bükülgen piezooksit (kurşun, elmas, titan karışımı) maddeden yapılmışlardır.

şeritlere akım uygulandığında boyut uzayıp kısalır ve karşıdakini itip çeker. Bu titreşim ise

esnek membranı hareket ettirerek ses oluşur.

Hava tazyikli hoparlörler şekilde görüldüğü gibi dinamik yapılı hoparlöre koni şeklinde bir

boru eklenmesiyle yapılmıştır. Boru, sesin daha uzak mesafeye gitmesini sağlamaktadır.

Hava tazyikli hoparlörlerin sesleri oluşturan bobin, mıknatıs, diyaframdan meydana gelmiş

kısmına ünit adı verilir.

Şekil 2.29: Dinamik (hareketli bobinli) hoparlörler, piezo elektrik (kristal) hoparlörler, hava

tazyikli (borulu) hoparlörler

Çalışma prensibi: Dinamik yapılı hoparlörlerin çalışma ilkesi şöyledir: Yükselteçten gelen

AC özellikli sinyaller hoparlör içindeki bobinin etrafında değişken bir manyetik alan

oluşturur. Bu alan ile sabit mıknatısın alanı birbirini itip çekerek diyaframın titreşimine

sebep olur. Diyaframın ses sinyallerine göre titreşimi havayı titreştirir. Kulak zarı da buna

bağlı olarak titreşerek sesleri algılamamızı sağlar.

44

Kullanım alanları: Piezo elektrik hoparlörler daha çok yüksek frekanslı seslerin elde

edilmesinde (kolonların tivitırlarında) ve kulaklıklarda kullanılmaktadır. Hava tazyikli

(borulu) hoparlörler okul, stadyum vb. yerlerin ses düzeneklerinde kullanılmaktadır.

Sağlamlık testi: Ohmmetre komütatörü x1 ohm konumuna alınarak yapılır. Yapılan

ölçümde küçük bir direnç değeri okunmalıdır. Bunun yanında ölçüm esnasında hoparlör

bobini, membranı bir miktar titreştirmelidir.

45

2.6. SIVI ALGILAYICILAR, İYON DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

2.6.1. İyon Seziciler

Yapısı

Şekil 2.30: pH gözleme için iyon seçici chemfet’in yapısı, kaynak izleyici modunda

elektriksel bağlantı

Çalışma prensibi:

Alan etkili transistörler (FET) kullanan kimyasal potansiyometrik algılayıcılar chemfet'ler

olarak bilinir. Chemfetler transistörün metal olmayan kapı yüzeyi ve referans elektrodu

arasına yerleştirilen elektrokimyasal potansiyel ile temelde genişletilmiş kapı alan etkili

transistördür. pH ölçümü için silikon nitrat kaplı iyon seçici bir chemfet‟in yapısı şekil

2.30'da görülmektedir. İyonik konsantrasyon değişirken chemfet kapı algılayıcı alanında

yüzey yük yoğunluğu da değişir. Bu durum elemanın akaç akımında bir değişim olarak

ölçülebilir. Kapı alanı elektrolit ile temasta olduğundan duyarlı bölgenin çözeltiye açık

olarak muhafazası uygulama zorluğu yaratmaktadır.

Kullanım alanları: İyon seçici elektrotların geliştirilmesi ve bunların çeşitli alanlardaki

uygulamalarına 1960’lı yıllarda başlanmış olmasına rağmen, bu konudaki çalışmaların

günümüzde de hızla devam ettiği görülmektedir. Böyle elektrotlar iyonik türlerin, moleküler

türlerin ve gazların kantitatif tayinlerinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Ancak tayin

edilebilecek türlerin çok sayıda olması ve bu türlerin tayininde matrikse bağlı olarak farklı

farklı yöntemlerin kullanılmasının gerekliliği bu konudaki çalışmaların artmasına neden

olmaktadır. Biyomedikal alanda ise bu tür elektrotların kullanımı özellikle kan ölçümlerinde

önümüze çıkmaktadır. Kan gazlarının ölçümünde sıklıkla kullanılan ISE modülleri kan içinde

bulunan gaz iyonlarını algılamakta ve kanın kimyasal yapısı hakkında bilgi vermektedir.

46

Sağlamlık testi: ISE modülünün iç yapısı biliniyorsa içindeki chemfet yapısı kontrol edilebilir.

Fakat genelde ilgili kartta arıza yoksa ISE algılayıcısı değiştirilerek deneme yanılma yöntemi

ile arıza giderilir.

2.6.2. Sıvı Seviye Algılayıcıları

Yapısı

Şekil 2.31: Sıvı seviye dedektör yapısı

Sıvı seviye ölçümünün birçok değişik şekli vardır. Bunlardan en basiti sıvı tankının çeşitli

seviyelerine sabitlenen metal plakalar ve bu plakaların bağlı bulundukları op-amp

kullanılarak yapılan türleridir. Metal plakalardaki nem değişimlerini algılayan op-amp

girişleri hassas olduklarından çıkışlarını anında değiştirir. Fakat bu türdeki sıvı seviye

algılayıcıları hassas değildir. Genelde sıvı tankı içine üç veya dört plaka yerleştirildiğinden,

ardışık iki plaka arasındaki seviye hakkında bilgi veremezler. Daha hassas sistemler de

mevcuttur. Şekil 2.31’de yapısı görülen sıvı seviye algılayıcı buna bir örnektir. Sistem

şamandıraya bağlı değişken bir dirençten oluşmaktadır. Sıvı seviyesi ile şamandıra hareket

etmekte, şamandıra hareketi ile de direnç değeri değişmektedir. Direnç uçları op-amp ya

da weston köprüsü gibi bir devreye bağlanarak seviye göstergesi olarak kullanılabilir. Bu tip

şamandıralı seviye algılayıcılar sıvının bire bir gerçek seviyesini göstermektedir.

Çalışma prensibi

47

Şekil 2.32: Sensör montaj şekli

Seviye sensörleri, tanka dikey olarak yerleştirilmiştir. Yalıtılmış bir gövde içinde boydan

boya uzanan bir gerilim bölücü, manyetik şalter ile düzenli aralıklarla vuruş yapar.

şamandıra sıvı seviyesi ile hareket ettiğinde, sırayla bir seri dilli şalteri manyetik olarak

kapatır (şekil 2.33). Bunun sonucu olarak bölücü voltajın sinyali değişmektedir. Bu sensörler

tamamen elektroniktir.

Şekil 2.33: Dil kontak dizilişi

Hareketli tek parça şamandıradır. şamandıra hareketi, kendini temizleme etkisiyle

sonuçlanacak şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle işlem bittiğinde bu sensörler minimum

bakım gerektirir. Gerilim bölücü, direkt olarak sıvı seviyesi ile orantılı olan ve

tekrarlanabilirliği yüksek bir voltaj sinyali üreten, 2-3-2 sırasında dizili rezistanslar ve zikzak

sıralanmış bir seri dilli şalteri kullanmaktadır. Voltaj düşüşleri, dilli şalterler arasındaki

48

şamandıra hareketinin her bir mesafesi için sayaçtan okunur. Şamandıra hareketi ile dil

kontaklar ikili ve üçlü dizilimlerle sıralı olarak kapanır ve toplam direnç değerini değiştirir.

Direnç değeri ile orantılı şekilde kalibre edilmiş olan göstergede sıvı seviyesi hakkında

kullanıcıya bilgi vermektedir.

Hareketli tek parça şamandıradır. şamandıra hareketi, kendini temizleme etkisiyle

sonuçlanacak şekilde tasarlanmıştır. Bu nedenle işlem bittiğinde bu sensörler minimum

bakım gerektirir. Gerilim bölücü, direkt olarak sıvı seviyesi ile orantılı olan ve

tekrarlanabilirliği yüksek bir voltaj sinyali üreten, 2-3-2 sırasında dizili rezistanslar ve zikzak

sıralanmış bir seri dilli şalteri kullanmaktadır. Voltaj düşüşleri, dilli şalterler arasındaki

şamandıra hareketinin her bir mesafesi için sayaçtan okunur.

Şamandıra hareketi ile dil kontaklar ikili ve üçlü dizilimlerle sıralı olarak kapanır ve toplam

direnç değerini değiştirir. Direnç değeri ile orantılı şekilde kalibre edilmiş olan göstergede

sıvı seviyesi hakkında kullanıcıya bilgi vermektedir.

Sağlamlık testi: Bu tür sensörlerin sağlamlık kontrolü basit bir değişken direnç ölçümü ile

mümkündür. Sensörün şamandırası el ile hareket ettirilerek uçlarındaki direnç değişimi

ölçülür. Sensör katalog değerlerine uygun lineer bir değişim gözlenirse sensörümüz sağlam

demektir.

2.6.3. Nem Algılayıcılar

Yapısı

Kapasitif algılayıcılar: Hava ile doldurulmuş bir kapasitör bir bağıl nem algılayıcısı olarak

çalışabilir.

Şekil 2.34: Kapasitif ince film nem algılayıcısı

49

Şekil 2.34’te kapasitif ince film nem algılayıcısı görülmektedir. İnce bir SiO2 katmanı n-tipi

bir silikon üzerine konulur. İki metal elektrot SiO2 tabaka üzerine biriktirme ile

biçimlendirilir. Bunlar alüminyum, krom veya fosfor katkılı polisilikondan (LPCVD) yapılır.

Elektrotlar interdijitize olarak biçimlendirilmiştir. Ek sıcaklık kompanzasyonu sağlamak için

aynı yapı üzerinde sıcaklığa duyarlı iki direnç biçimlendirilmiştir. Algılayıcının üst kısmı bir

dielektrik tabaka ile kaplanmıştır. Bu tabaka için kimyasal buhar biriktirmeli (CVD PSG) veya

fosfor silikat cam (CVD PSG) gibi çeşitli malzemeler kullanılır.

İletkenlik algılayıcıları: İletken hygrometrik algılayıcının genel bir kavramı şekilde

görülmektedir. Algılayıcı değişken nem şartları altında direnci bariz olarak değişen oldukça

düşük dirençli bir malzeme içerir. Bu malzeme çok geniş temas alanı sağlamak için iki

interdigitize elektrotların üzerine biriktirme suretiyle konulur. Su molekülleri üst tabaka

tarafından emildiğinde elektrotlar arasındaki direnç değişimi bir elektronik devre ile

ölçülebilir.

Şekil 2.35: İletken nem algılayıcısının kompozisyonu

Isıl iletkenlik algılayıcısı:

Şekil 2.36: Isıl iletkenlik algılayıcısı

50

Nemi ölçmek için gazın ısıl iletkenliğinin kullanılması termistör tabanlı bir algılayıcı

kullanılarak yapılabilir. İki küçük termistör (Rt1 ve Rt2) gövdeye olan ısıl iletkenlik kaybını

en aza indirmek için ince teller ile desteklenmiştir. Soldaki termistör küçük havalandırma

deliklerinden geçen dışarıdaki gaza maruz bırakılırken sağdaki termistör kuru hava içinde

sızdırmayacak şekilde kapatılmıştır. Her iki termistör +E gerilimi ile beslenen bir köprü

devresine (R1 ve R2) bağlanmıştır. Termistörler elektrik akımının geçişinden dolayı

kendiliğinden ısınır. Sıcaklıkları çevre sıcaklığının üzerinde 170ºC‟ye kadar yükselir.

Başlangıçta bir sıfır referans noktası oluşturmak için köprü kuru havada dengeye getirilir.

Bu algılayıcının çıkışı mutlak nem sıfırdan artmaya başladığında aşamalı olarak artar.

Çalışma prensibi: Kapasitör levhaları arasındaki boşluk hava yerine, neme maruz

kaldığında dielektrik sabiti bariz olarak değişen uygun bir yalıtkan ile doldurulabilir.

Kapasitif algılayıcı her iki yanı metalik elektrotların biriktirme metoduyla oluşturulduğu

hygroskopik (nemi emebilen) polimer tabakadan biçimlendirilebilir.

Şekil 2.37: Kapasitif nem algılama sistemi

Benzer bir teknik malzeme örneklerinde nemin ölçülmesinde kullanılabilir. Aşağıdaki

şekilde örnek malzemenin dielektrik sabitinin osilatörün frekansını değiştirdiği kapasitif

ölçme sisteminin blok diyagramı görülmektedir. Nem ölçümünün bu metodu eczacılık

ürünlerinin işlem kontrolünde oldukça kullanışlıdır. Çoğu tıbbi tabletlerin dielektrik sabitleri

suya kıyasla oldukça düşüktür (2-5 arasında). Örnek malzeme bir LC osilasyon devresine

bağlanmış kapasitör oluşturacak şekilde iki test plakası arasına yerleştirilir. Frekans ölçülür

ve nemle bağlantı kurulur. Bu metot bazı sınırlamalara sahiptir. Örneğin % 0,5’ten aşağı

nemler ölçüldüğünde doğruluğu zayıftır. Örnek malzeme oldukça yüksek dielektrik sabitine

sahip metal ve plastik cisim gibi yabancı parçacıklardan temiz olmalıdır. Paketleme

yoğunluğu ve sabit bir örnek geometrisinin sağlanması ayrıca gerekmektedir.

Kullanım alanları: Nem ölçerler ortamların nem miktarını ölçmek için kullanılır. Tarım

sanayinde oldukça geniş bir kullanım alanı bulunmaktadır. Seralarda, tohum üretim

tesislerinde, kültür mantarı yetiştiriciliğinde gibi sıkça karşımıza çıkmaktadır. Biyomedikal

uygulamalarda ise özellikle kültür ve bakteri yetiştiren ya da muhafaza eden sistemlerde

önemli bir rol oynar. Ayrıca çalışması nemden etkilenen cihazlar için nem kontrolü sağlayan

ek sistemlerde de kullanılır.

Sağlamlık testi: Çeşitli nem algılayıcılar mevcut olduğundan sabit bir sağlamlık testi

yoktur. Sensörün yapısına göre sağlamlık test yöntemleri değişebilir. Yine katalog değerleri

göz önüne alınarak kapasite, direnç değerleri gibi unsurlar ölçülebilir. Sensörün bağlı

51

bulunduğu ilgili devrede arıza olasılığı az ise sensör değiştirme yoluna gidilmelidir. Ayrıca

bu tür sensörlerde kırık ve çatlaklara karşı fiziksel kontrol de yapılmalıdır.

52

2.7. RADYOAKTİVİTE ALGILAYICILARI VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ

2.7.1. Radyoaktivite Işıma Şiddetini Algılama

Tıbbi görüntüleme sistemlerinin çoğunda x-ray ışınları kullanılmaktadır. Bu da görüntüleme

işlemini gerçekleştiren radyologların radyasyona maruz kalmaları anlamına gelmektedir.

Görüntüleme odalarının kurulum aşamasında, bu sorun için bir dizi önlemler alınmaktadır.

Tüm önlemlere rağmen radyologların kontrol altında tutulması, çalışma esnasında aldıkları

radyasyon oranının tespit edilmesi gereklidir. Bu kontrol tekniklerine mesleki ışınlanmaların

kontrolü işlemi denir. Ülkemizde bu kontrolleri Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK)

yürütmektedir.

Şekil 2.38: a) Radyoaktivite tehlike uyarı levhası b) Radyoaktivite uyarı sembolü

TAEK tarafından radyoaktivite altında çalışan personel için genel ve çeşitli organlar için yıllık

alınacak doz seviyeleri belirlenmiştir. Mesleki ışınlanmalar için etkin doz ardışık beş yılın

ortalaması 20 mSv'i, herhangi bir yılda ise 50 mSv'i geçemez. El ve ayak veya cilt için yıllık

eş değer doz sınırı 500 mSv, göz merceği için 150 mSv'dir. (Sv= Radyasyon ışıma birimi) Bu

değerlerin takibi ise dozimetre denilen radyoaktivite ışıma algılayıcısı ile yapılır.

Yapısı

Şekil 2.39: Dozimetre a)Bileklik tipi b)Cep iyonizasyon odacıklı c)Yaka tipi

Radyasyonlu ortamda dozimetre adı verilen ışıma algılayıcıları sürekli ilgili bölgede takılı

olmalıdır. Dozimetre, çalışanlar için kişisel doz izlemesi yapar. Radyoaktif bulaşma olasılığı

olan yerlerde çalışanların tüm vücut sayımları belli aralıklarla yapılarak kayıtları tutulur.

53

Kişilerin maruz kaldığı ışınlanma miktarını belirlemek için film dozimetreler, TLD

dozimetreler, optik (lazerle okunan AlO3) dozimetreler, cep iyonizasyon odacıkları ve diğer

küçük radyasyon dedektörleri gibi kişisel ölçüm cihazları kullanılır. Bu cihazların çoğu

kullanım boyunca alınan integral etkin doz eş değerini verir. Dozimetreler kurşun önlüğün

dışına yakaya takıldığı takdirde baş ve boynun aldığı dozları verir. Genellikle 0.1-0.2 mSv'in

üzerindeki dozları ölçer. Tüm personel için dozimetre değerlerinin kayıtları düzenli bir

şekilde saklanmalı ve takip edilmelidir. Dozimetre yapı olarak film şeridi gibidir. Plastik ya

da kâğıt gibi bir yüzeyin üstü radyoaktivite ışınlarından etkilenen kimyasal bir yapıyla

kaplanır. Işıma şiddetine maruz kaldıkça kimyasal yapının rengi değişir. Işıma miktarına

bağlı olan bu değişim TAEK tarafından düzenli aralıklarla değerlendirilerek ışımanın şiddeti

ölçülür. Dozimetreler bir yıllık kullanımdan sonra atılır. Radyasyon tehlikesi olan bütün

işlerde çalışan personel tarafından kullanılabilir.

2.7.2. Geiger-Müller Tüpü ile Algılama

Yapısı

Şekil 2.39: Geiger-müller tüpü yapısı

Katodu iletken bir silindir, anodu ise bu silindirin ekseni boyunca giden iletken bir telden

oluşur. Cam tüpün içindeki iyonlaşma odasında, düşük basınçlı argon ve alkol karışımı gaz

vardır. Silindir ile tel arasındaki gerilim farkı yaklaşık 1 kV kadardır.

Çalışma prensibi: Radyoaktif maddeden çıkan ışınların gaz içinden geçerken iyonlaştırma

ilkesine göre çalışır. Cam pencereden sayaca giren radyasyon, gaz moleküllerinin

iyonlaşmasını sağlar. Bu iyonlar elektrik alanı tarafından hızlandırılır. Hızlanan iyonlar diğer

gaz atomlarına çarpıp onları iyonlaştırarak anotla katot arasında kısa süreli bir akımın

geçişini sağlar. Bu akım anotla katot arasındaki gerilimi düşürür, iyonlaşma yavaşlar.

İyonlaşma iyice yavaşlayınca akım da kesilir. Sayaca yeni bir radyasyon girince devreden

yine kısa süreli akım geçer. Bu kısa süreli akımlar, direncin uçları arasında kısa süreli gerilim

değişmelerine sebep olur. Bu kısa süreli akım–gerilim değişmeleri sayaca bağlı olan

elektronik aletlerle sayılabilir.

Kullanım alanları: Herhangi bir maddeden ışınım yayılıp yayılmadığını veya ortamda

ışınım olup olmadığını anlamak ve miktarını ölçmek için dedektör denilen sayaçlar

kullanılır. α ışınları, β ışınları, ال ışınları ve x ışınları gibi ışınımların varlığını göstermek ve

54

bunların şiddetini ölçmek için kullanılan araçlardan biri de geiger-müller sayacıdır.

Radyoaktif minerallerin araştırılmasında ve tıpta geniş ölçüde kullanılır.

Sağlamlık testi: Sayacın sağlamlık kontrolü çalışma şartlarında yapılmalıdır. Geiger-müller

sayacı radyasyonlu ortamda tepki vermiyorsa yapılacak iş, akım gerilim sayaç devresini

kontrol etmektir. Bu devre sağlam ise sayaç değiştirilmelidir.

55

2.8. MİKROORGANİZMA ALGILAYICILAR VE DÖNÜŞTÜRÜCÜLER

2.8.1. Elektriksel İletkenlik (Direnç) Algılayıcısı

Bu tür algılayıcılar gözle görülmeyen mikroorganizmaların sayılması ya da algılanması için

kullanılır. Biyomedikal alanda bu algılayıcıya kan sayım cihazlarında rastlamak

mümkündür.

Yapısı

Şekil 2.40: Aralık empedansı sayacı ünitesi

Aralık empedansı metodu, kanın uygun bir çözelti ile seyreltilmesi durumunda hücre

direncinin (ρc) etrafını çevreleyen sıvının direncinden (ρf) daha yüksek olması gerçeğinden

faydalanarak sayım işlemini gerçekleştirir. Bu iki direnç farkının ayırt edilmesini sağlayacak

bir düzenek ile kan hücreleri sayılabilir. Sayaç ünitesinde iki adet odacık bulunmaktadır. Bu

odacıkların ortasında odacıkları birbirine bağlayan bir delik mevcuttur. Bu odacıklar uygun

sıvı ile doldurulur. Sıvının akışını sağlayan giriş ve çıkış rekorları mevcuttur. Şekil 2.40’daki

düzenek yapının anlaşılması için deneysel seviyede verilmiştir. Gerçekte bu sayaçlar daha

küçük çapta kapalı muhafazalarda bulunur. Bu sayaç literatürlerde çeşitli isimlerle

anılmaktadır. Çalışma esasları aynı mantığa sahip olmakla beraber değişiklik arz edebilir.

Çalışma prensibi

56

Şekil 2.41: Aralık empedansı sayacının çalışması

Düzenek içindeki sıvı pompa motorları yardımıyla devridaim ettirilir. Sıvının iletken olması

için katkı tuz gibi katkı malzemesi kullanılabilir. Kan sayı işleminde özel kimyasal sıvılar

kullanılmaktadır. Normalde ohmmetre uçlarındaki direnç değeri sıvıda herhangi bir engel

olmadığından düşüktür. Sıvı akışı esnasında partiküller odacık arasındaki delikten geçer.

Geçişleri esnasında ohmmetre uçlarındaki zayıf akıma engel teşkil ettiklerinden ölçülen

direnç değeri yükselir. Bu olay sürekli tekrar ettiğinden bu değişimler sayılarak sonuca

ulaşılır. Sayım işi günümüzde gelişmiş dijital devrelerle yapılmaktadır.

Şekil 2.42 Hücre sayaçları: Coulter model F

57


Bu algılayıcılar biyomedikal alanda kan sayım cihazlarında RBC ve WBC partiküllerini,

sayımı için kullanılır. Diğer alanlarda da partikül sayımı için kullanılabilir. Genel amaçlı bir

algılayıcıdır.

58

2.9.DEĞİŞKEN DİRENÇ VE BASINÇ (GERİLME) ALGILAYICILARI VE

DÖNÜŞTÜRÜCÜLERİ

2.9.1. Potansiyometreli Yer Değiştirme Dönüştürücüsü

Çalışma Prensibi

Direnç değerleri, dairesel olarak dönen bir mil ya da sürgü kolu aracılığıyla değiştirilebilen

elemanlara potansiyometre denir. Şekil 2.43’de potansiyometre sembolü, potansiyometrenin

iç yapısı ve potansiyometre örnekleri verilmiştir.

Şekil 2.43: Potansiyometre sembolü, potansiyometrenin iç yapısı ve potansiyometre

Potansiyometrenin gezici kolu giriş büyüklüğü ile hareket ettirilerek çıkışta, orantısal bir

gerilim değişimi elde edilir. Bu durumda potansiyometreyi Vi kaynağı ile beslemek

gerekmektedir. Potansiyometreler doğrusal veya dairesel hareketli olabilir. Çıkışta elde

edilen gerilim, 0V‟den kaynak gerilimine kadar değiştiğinden bunlar büyük işaret

dönüştürücüleridir.

Şekil 2.44: Yer değiĢtirme ve ölçmekte kullanılan üç çeşit potansiyometrik cihaz (a)

Çevrimli (b) Tek turlu (c) Çok turlu (helix-helezon)

(a) Çevrimli – basit bir lineer potansiyometre x pozisyonuna bağlı olarak aşağıdaki

şekilde bir çıkış voltajı üretir (x0 pot‟un toplam uzunluğudur.).

59

(2.1)

(b/c) Dönüşlü – tek turlu ya da çok turlu helezonik bir pot Φ pozisyonundaki değişimlere

bağlı olarak aşağıdaki şekilde bir çıkış voltajı üretir (Φ0 pot‟un toplam uzunluğudur.).

(2.2)

Birçok biyomedikal transdüser weston köprüsü adı verilen bir devre düzenlemesi içinde

kullanılır (şekil 2.45).

Şekil 2.45’a’daki temel weston köprüsü devresinde 4 kolun her birisinde birer direnç

bulunmaktadır. Bir batarya (E) iki zıt direnç birleşim noktasında (A ve B) köprüyü

beslemektedir. Köprüden alınan çıkış gerilimi (Eo) geri kalan diğer iki direnç birleşim

çiftinde (C ve D) görülmektedir.

Şekil 2.45 a’daki orijinal devre, analizi basitleştirmek için şekil 2.45 b’de yeniden

çizilmiştir. Başlangıçta weston köprüsünü E üzerinde iki devreye bölerek analiz

yapabiliriz:

R1-R2 ve R3-R4. Bu sistemlerin her ikisi de birer gerilim bölücü devresidir. Aslında, weston

köprüsü E bataryası üzerine bağlanmış paralel iki gerilim bölücü devresi olarak

düşünülebilir.

Şekil 2.45 a-b: Weston köprüsü

Çıkış gerilimi Eo, iki gerilim bölücü düzen üzerindeki toprağa referanslı Ec ve Ed

gerilimlerinin farkıdır. Bu ilişki,

60

Eo = Ec- Ed (2.3)

şeklinde ifade edilir.

Ec ve Ed aynı zamanda, gerilim bölücü formülü kullanılarak E besleme gerilimi cinsinden

de ifade edilebilirler:

(2.4)

( 2.5)

Eş. 2.4 ve 2.5’i Eş. 2.3‟de yerine koyacak olursak Eo gerilimi aşağıdaki gibi olur:

(2.6)

(2.7)

Weston köprüsünün çıkış geriliminin kollardaki dirençlere bağlı olduğunu görüyoruz.

Bu dirençlerden birini veya birkaçını değiştirdiğimizde çıkış gerilimi de değişmektedir. Bu

olay çoğu biyomedikal transdüserde temel teşkil etmektedir.

Weston köprüsü devresinde Eo gerilimi sıfır olduğunda bir sıfır durumu meydana

gelir. Fakat Eş. 2.4’de görüldüğü üzere Eo‟nun sıfır olabilmesi için ya E geriliminin sıfır

olması gerekir (yanlış) ya da ifadedeki parantezlerin içinin sıfıra eşit olması gerekir (doğru).

Sıfır durumu aşağıda belirtilen durumda meydana gelir:

(2.8)

(2.9)

Ve

(2.10)

Eşitliklerin birbirine bölünmesi eşitliği bozmaz.

(2.11)

61

Sıfır durumunda C’den D’ye doğru akım akmayacağından ve Ec=Ed olduğundan, şekil 2.45

b’ye bakarak;

(2.12)

Böylece,

(2.13)

Bulunur.

Eş. 2.13 bize beslemesi olan bir weston köprüsünde sıfır durumunun oluşması için

gerekli olan tek yeter şartı vermektedir. Dirençler eşit olmak zorunda değil. Sadece oranların

(iki yarı-köprü gerilim bölücüsünün) eşit olması yeterlidir.

Çoğu biyomedikal transdüserde kullanılan weston köprüsünde denge durumunda 4

direnç birbirine eşittir. Bu, katı fiziksel bir şart değildir fakat bu çoğu üreticinin imal ettiği

ürünler için tercih ettiği bir yoldur.

Çoğu tasarımda, denge durumu uyarıcı fiziksel büyüklük ya sıfır olduğunda ya da

önceden belirlenmiş ve sıfır olarak kabul edilmiş bir değere (atmosferik basınç) geldiğinde

gerçekleşecek şekilde ayarlanmıştır. Uyarıcı, köprü direnç elemanlarından birini veya

hepsini etkileyerek dirençlerinin küçük bir miktarda h (h bazen ΔR şeklinde de ifade edilir.)

değişmesine neden olacaktır. Uyarıcı sıfır olduğunda dört direnç de aynı değerde

olacağından bir denge durumu söz konusudur.

Uyarıcı sıfırdan farklı bir değer aldığında ise her bir kol R±h kadar bir direnç alacağından

devrenin dengesi bozulur ve bu durumda uygulanan uyarıcının şiddetiyle doğru orantılı bir

çıkış gerilimi elde edilir.


Anahtarlı potansiyometre: Bir anahtar ile potansiyometre aynı gövdede birleştirilip hem

açma kapama hem de akım ayar işlemini yapabilen elemana anahtarlı pot denir. Radyo, teyp,

dimmer ve benzeri gibi aygıtlarda kullanılır.

Stereo (steryo) potansiyometre: İki potansiyometrenin bir gövde içinde birleştirilmesiyle

yapılmış olup stereo (stereo, iki yollu) ses devrelerinde kullanılan elemanlardır.

Oto radyo teyp potansiyometresi: Taşıtlardaki radyo teyplerde kullanılan potlar çoklu

yapıdadır. Yani bir mil üzerine bir kaç adet pot ve açma kapama (on off) anahtarı monte

edilmiştir. Bu potlar, ses, balans, fader (ön-arka) fonksiyonlarını yerine getirir.

Lineer potansiyometreler, güç kaynağı, zamanlayıcı vb. devrelerinde kullanılırlar. İnsan

kulağı logaritmik yapıda olduğundan sesle ilgili elektronik devrelerde (radyo, TV, yükselteç

vb.) pozitif logaritmik (poz. log.) özellikli ayarlı dirençler kullanılır.

Ayarlı dirençler kullanılarak herhangi bir devreden geçen akımın veya herhangi bir devreye

uygulanan gerilimin değeri ayarlanabilmektedir (şekil a,b).

62

Şekil 2.46: (a) Ayarlı direncin akım sınırlayıcı olarak kullanılması, (b) Ayarlı direncin

gerilim ayarlayıcı olarak kullanılması

Sağlamlık kontrolü: Ohmmetrenin propları şekil 2.46a'da görüldüğü gibi ilk önce ayarlı

direncin kenar uçlarına dokundurularak eleman üzerinde yazılı direnç değerinin doğru olup

olmadığına bakılır. Daha sonra şekil 2.46b'de görüldüğü gibi proplarından biri ayarlı

direncin hareketli ucuna, diğeri de sırayla kenarlarda bulunan sabit uçlara değdirilir. Orta ve

kenar uçlara proplar değdirilirken ayarlı direncin mili çevrildiğinde (ya da sürgüsü hareket

ettirildiğinde) direnç değerinde değişim görülürse elemanın sağlam olduğu anlaşılır.

Şekil 2.47: Potansiyometrenin sağlamlık kontrolü

2.9.2. Gerilme Ölçerler (Strain Gauge), Piezo Rezistif Algılayıcılar/Dönüştürücüler

Çalışma Prensibi

Bir gerilme ölçer, kendisine uygulanan bir mekanik gerilmeyle orantılı olarak

direncini değiştiren rezistif bir elemandır. Gerilme ya sıkıştırma yönünde ya da germe

yönünde uygulanan mekanik bir kuvvettir.

Şekil 2.48 a’da hiçbir kuvvet uygulanmamış metal bir çubuk görülmektedir. Uzunluğu L

ve kesit alanı A’dır. Uzunluktaki değişimler ΔL ile ve kesit alanındaki değişimler de ΔA ile

gösterilmiştir.

Şekil 2.48 b’de çubuğun iki ucuna bir sıkıştırma kuvveti uygulandığında meydana gelen

değişim gösterilmektedir. Uzunluk L-ΔL‟ye azalmakta ve kesit alanı ise A+ΔA‟ya

artmaktadır.

63

Benzer şekilde aynı miktarda bir germe kuvveti uygulandığında çubuğun uzunluğu

L+ΔL‟ye artarken kesit alanı A-ΔA‟ya azalmaktadır.

Bir metalik çubuğun direnci uzunluk ve kesit cinsinden aşağıdaki formülle izah

edilmektedir.

(2.14)

Burada,

ρ:Çubuğun yapıldığı maddeye göre değişen özdirenç sabiti (ohmmetre)

L: Uzunluk (m)

A: Kesit alanı (m²)

Şekil 2.48: Piezorezistansın mekanizması a) Çubuk serbest hâlde (kuvvet uygulaması yok)

b)Çubuk sıkıştırma kuvveti altında c) Çubuk bir germe kuvvetinin altında

Germe kuvveti ile çubuğun direnci R+h şeklinde ve sıkıştırma kuvvetiyle R-h şeklinde

değişir. Eşitlik 2.14’den de anlaşıldığı gibi uzunluk ve kesitteki değişimin germede direncini

artırmakta ve sıkışmada azaltmaktadır. Kuvvetler uygulandıktan sonra çubuktaki dirençlerin

değişimi aşağıdaki formüllerle ifade edilir:

Germede;

(2.15)

Sıkışmada;

64

(2.16)

Ölçüm Faktörü

Bir gerilme ölçer transdüser için gerilme faktörü (GF), onu benzer başka transdüserlerle

karşılaştırmak demektir. Gerilme faktörünün ifadesi aşağıda verilmiştir:

(2.17)

• GF: Gerilme faktörü (birimsiz)

• ΔR: Dirençteki değişim (ohm)

• R: Gerilmesiz direnç (ohm)

• ΔL: Uzunluktaki değişim (m)

• L: Uzunluk (m)

Eşitlik 2.17 bazen daha farklı bir şekilde karşımıza çıkar:

(2.18)

Burada ε, ΔL/L oranıdır.

Gerilme Ölçerlerin Türleri

Piezorezistif gerilme ölçerlerin iki temel türü vardır: Katlanmış ve katlanmamış. Şekil

2.49 a’da katlanmamış gerilme ölçerin kabaca yapısı görülmektedir. Direnç elemanı çok ince

özel alaşımdan yapılmış bir tel olup iki esnek destek üzerine gerilmiştir. Bu destekler de yine

ince metalden bir diyafram üzerine oturtulmuştur. F1 gibi bir kuvvet uygulandığında,

diyafram destekleri birbirinden uzaklaştıracak şekilde esner ve böylece tel üzerindeki germe

kuvvetinin artmasına neden olur. Bu germe kuvveti telin direncinin orantılı bir şekilde

artmasına neden olur. Benzer şekilde bir F2 kuvveti uygulandığında desteklerin uç noktaları

birbirine yaklaşır ve telin üzerindeki germe kuvvetinin azalmasına neden olur. Bu olay tele

bir sıkıştırma kuvveti uygulamakla benzer sonuçlar verir. Bu durumda elektriksel direnç,

uygulanan kuvvetle orantılı olarak azalır.

65

Şekil 2.49: Piezorezistif gerilme ölçer (a) Katlanmamış gerilme ölçer

Şekil 2.49: Piezorezistif gerilme ölçer (b) Katlanmış gerilme ölçer

Katlanmış bir gerilme ölçer, ince bir tel veya folyo şeklindeki direnç elemanının şekil

2.49 b’de görüldüğü gibi bir diyafram üzerine yapıştırılmasıyla elde edilir. Diyaframın

esnetilmesi elemanda da deformasyona neden olur ve katlanmamış gerilme ölçere benzer bir

şekilde direncin değişmesine neden olur.

Katlanmamış gerilme ölçerler oldukça geniş bir ölçme alanı içinde doğrusal çalışma

yapabilecek şekilde imal edilebilir ancak oldukça hassas yapılıdır. Katlanmış gerilme

ölçerler ise genellikle daha sağlamdır fakat daha dar bir alanda doğrusal olarak çalışabilir.

Yine de şunu unutmamak gerekir ki hangi türden olursa olsun hiçbir piezorezistif gerilme

ölçer zorlanmaya gelmez ve özen gösterilerek kullanılmalıdır.

Birçok biyomedikal gerilme ölçerin transdüseri katlanmış yapıdadır çünkü doğrusal çalışma

bölgesi uygundur ve sağlamlık tıbbi uygulamalarda ön plandadır. Yine de Statham P-23

serisi transdüserler katlanmamış tiptedir fakat sağlam bir kutu içine yerleştirilmiştir. Bu

transdüserler kardiyovasküler basınç transdüserleri arasında en çok kullanılan tiplerdendir.

Çok az fizyolojik gerilme ölçer transdüserinde tek eleman kullanılmıştır. Çoğunda weston

köprüsü şeklinde bağlanmış dört eleman bulunur.

Şekil 8.8a‟da dört gerilme ölçer elemanından oluşmuş bir weston köprüsü düzeni

görülmektedir. Burada R1 ile R4‟ün paralel bir düzlemde yerleştirildiğini ve yine

birbirlerine paralel düzlemlerde yerleştirilmiş R2 ve R3‟ün bunlara dik durduğunu

görüyoruz. Diyelim ki şekil 8.8b‟de görülen bir transdüsere bir kuvvet uygulanmış olsun.

R1 ve R4 dirençleri sıkıştırma durumunda iken R2 ve R3 dirençleri germe durumunda

olacaktır.

66

Şekil 2.50: Weston köprüsü şeklindeki gerilme ölçer (a) Gerilme ölçer elementlerinin köprü

şeklinde bağlanmış hâli (b) Ortak bir diyafram üzerindeki mekanik bağlantı şekli

Yarı İletken Piezorezistif Gerilme Ölçerler

Geçmişte, çoğu gerilme ölçer transdüser telden veya vakum kaplamalı metalik elemanlardan

yapılmaktaydı. Hâlbuki günümüzde çoğu gerilme ölçer transdüserler, yarı iletken silikon

teknolojisine dayalı olarak üretilmektedir. Bu teknikte her bir weston köprüsü elemanı

piezorezistif silikon yarı iletkenlerden oluşmaktadır. Bazısı katlanmış türe benzer şekilde bir

diyafram üzerine yarı iletken piezorezistif madde kaplanarak yapılmakta, diğerlerinde ise

yarı iletken elemanların sabit desteklere bağlandığı bir kaldıraç düzeni kullanılmaktadır.

Kullanım alanları: Tıbbi transdüserler (kronik kan basıncı ölçümü), load cell (elektronik

teraziler, kantarlar gibi) fiziki kuvvet ölçümlerinde sık kullanılan dönüştürücülerdir.

Sağlamlık kontrolü: Gerilme ölçerlerin algılama prensibi, iletkenin kesit boyutundaki

değişmelerle direncinin değişimi esasına dayandığından, kullanılan malzeme sonuç

itibarıyla esnek yapıya sahip olan dirençtir. Algılayıcının sağlamlığı bu direnç değerinin

ölçülmesi ile öğrenilebilir. Burada direnç ölçüm metotları uygulanarak sonuca ulaşılabilir.

Ayrıca algılayıcının faal durumunu kontrol etmek için suni bir basınç uygulamak kaydıyla

direnç değişimi yine hassas bir ohmmetreyle gözlenmelidir.

2.9.3. Piezo Elektrik Algılayıcılar/Dönüştürücüler

Çalışma Prensibi

Piezo elektrik etkisi kristal malzeme gerginliğe maruz kaldığında elektrik yükü üretmesidir.

Etki quartz (SiO2), yapay olarak kutuplandırılmış insan yapımı seramikler ve PVDF gibi

bazı polimerler gibi doğal kristallerde mevcuttur. Elektrik yükünün alınması için kristal

kesiminin zıt taraflarına iletken elektrotların kristale yerleştirilmesi gerekir. Sonuç olarak

piezo elektrik algılayıcı, dielektrik piezo elektrik malzeme ile beraber bir kapasitör

olmaktadır. Dielektrik bir elektrik yükü jeneratörü aksiyonda bulunarak sonuçta kapasitör

uçlarında bir V gerilimi oluşur.

67

Piezo elektrik etki geri dönüşümlü fiziksel bir etkidir. Yani kristalin uçlarına gerilim

uygulanmasıyla mekanik bir gerilme üretebilir. Kristal üzerine bazı elektrotlar yerleştirilerek

bir çift elektrot ile kristale gerilim verilebilir ve diğer elektrot çiftlerinden gerinim sonucu

gelişen yükün alınması mümkündür. Bu metot çeşitli piezo elektrik dönüştürücülerde

oldukça yaygın olarak kullanılır.

Şekil 2.51: Piezo elektrik çalışma prensibi

Yüksek empedanslı olmaları nedeniyle ancak çok küçük akımlar verebilmekte ve bu yüzden

çok yüksek giriş empedanslı devreleri sürebilmektedir. Bundan dolayı piezo elektrik

kristaller ancak değişken mekanik kuvvetleri ölçmek için kullanılabilmektedir. Temel

malzemesi baryum titanat ve benzeri kristaller olan yapay piezo elektrik elemanların,

mekanik sağlamlıkları ve dönüştürme sabitleri, doğal olarak bulunan kuartz ve benzeri

kristallerinkine göre oldukça yüksektir.

Piezo elektrik malzemeyle kuvvet ölçülmesi:

Piezo elektrik malzeme yüzeyinde oluşan yük değişimi, genellikle uygulanan kuvvet

değişimi ile orantılıdır. Bu orantı ise;

ΔQ=D. ΔF (2.19)

Şeklinde ifade edilir. Burada D sabiti, malzemenin yük duyarlığı olarak isimlendirilir.

Plakaları arasındaki kapasite değeri C olan piezo elektrik malzemenin plakaları arasında

oluşan gerilim değişimi,

ΔV=ΔQ/C (2.20)

olarak tanımlanır. Kapasitenin plakalar arası uzaklıkla ilişkili tanım bağıntısıyla 2.19 eşitliği

2.20 eşitliğinde yerine konursa;

ΔV=(Q.d/ε.A). ΔF (2.21)

eşitliği elde edilir ki bu eşitlik, dönüştürücüden ΔF giriş kuvvet değişimiyle orantılı bir

gerilim değişiminin elde edilebileceğini göstermektedir.

68

Kullanım alanları: Kalp sesi ölçümlerinde mikrofonları, titreme ya da ivme algılayıcıları,

ultrasonik kan akış hızı ölçerleri, ultrasonik görüntüleme cihazları, ultrasonik operatörlük

cihazları, ultrasonik doku ısıtıcı cihazları, kalp destek cihazları, temizleyici (sterilizatör)

cihazları, fizik tedavi cihazları ve böbrek taşı parçalayıcıları olarak verilebilir.

Sağlamlık kontrolü: Piezo elektrik algılayıcıların sağlamlık kontrolü direkt olarak değil,

dolaylı olarak yapılmaktadır. Kristalize yapının bozulma olasılığı söz konusu ise

algılayıcının kontrolü devre üzerinde ve algılayıcı faalken yapılmalıdır. Devrenin çalışması

esnasında osilaskop aracılığı ile piezo elektrik algılayıcının üzerinde belirtilen frekansı

sağlayıp sağlamadığına bakılır. Frekans değeri görülmüyor ya da başka bir problem varsa

ayrıca devrede bulunan diğer elemanların sağlam olduğu sabitse kristal değiştirilir

UYGU Resim 2.3: Piezo elektrik devresi

Quartz, reşal tuzları ve turmalin gibi kristal maddeler, mekanik basınç uygulandığı zaman

elektrik üretir. Bunun tersi olarak da bu kristallere elektrik enerjisi verilirse verilen enerjinin

frekansında titreşim yapar. Buna piezo elektrik etkisi denir. Devrede piezo kristaline basınç

uygulanması sonucu, üretilen elektrik enerjisinin görülmesi incelenmektedir. Piezo

kristalinin ürettiği enerji 100 mV civarındadır. Bu enerjinin görülebilmesi için TBA820M

ses frekans amplifikatör entegresi kullanılmıştır. Devre çıkışına hoparlör yerine led

bağlanmıştır. İstenirse devre çıkışına transistörlü röle devresi bağlanarak güç kontrolü

yapılabilir.

69

BÖLÜM 3

3.1.ALGILAYICILARIN TIPTA KULLANIM ALANLARI

Tıp alanında en çok kullanılan biyolojik algılayıcılar enzim sensörleridir. Bunun sebepleri

arasında ölçümlerindeki yüksek duyarlılık, uygulama ve kurulumdaki kolaylık ve ticari

uygun transduser (dönüştürücü) çeşitlerinin bolluğu yer almaktadır. Son yarım asırda

yaygınlaşan diyabet hastalığını teşhis etmekte kullanılan glikoz oksidazlı enzim sensörü en

fazla ilgiyi çeken biyolojik algılayıcılardır. Son teknoloji ürünü sensörler çok az miktar

kanda ve idrarda glikoz tayinini çok hızlı yapar.

Tıp alanında kullanım söz konusu olduğunda biyouyumluluk çok önemli bir parametre

haline gelmekterir. Vücut içi kullanımlar söz konusu olduğunda enzim içeren membran

üzerinde fibrin birikimi ve platelet oluşumu meydana gelebilir veya vücut dokularında

iltihaplanmalar olabilir. Bu sorunların önüne geçmek için biyolojik algılayıcıların dokuyla

temas edecek yüzeyleri özel malzemelerle kaplanır.

Diğer tıbbi biyolojik algılayıcılara örnekler ise üre ve kreatinin elektrotları, kolestrol

elektrotları, asetilkolin elektrotlarıdır. Bu algılayıcılar sayesinde çok önemli hastalıkların

teşhisi sağlanabilir. Örneğin üre seviyesi böbrek işlevini takip etmekte, kolestrol seviyesinin

gözetimde tutulması arteriosklerozlarının engellenmesinde, asetilkolin elektrotu kas

yorulmalarının değerlendirilmesinde kullanılır.

Medikal sektöründe mikrobiyal algılayıcılar kullanılmaz çünkü genelde mikroorganizmalar

için kültür ortamı olma özelliğini taşıyan biyolojik sıvılarla çalışılmaktadır. Biyokütlenin

büyümesi, hücrelerin sızması ve örnek ortamının kontamine olmasıyla birlikte, biyokatalitik

matriksi deforme eder. Bunların dışında mikrobiyal algılayıcılar çok sayıda enzim içerirler

ve pek çok medikal analiz için gerektiği kadar spesifik değildirler. İmmunolojik

reaksiyonların spesifikliğinin yüksek olmasından dolayı, immunolojik biyolojik algılayıcılar

tıpta kullanılmaya çok elverişlidir. Bu algılayıcılar ilaç etken madde ölçümünde yaygın

olarak kullanırlar. Örneğin teofilin sensörü, hamilelik testi için HCG hormonu algılayıcısı,

kanser teşhisi için alfa-fetaprotein algılayıcısı, hepatit B için yüzey antijen algılayıcısı, tıpta

kullanılan immunolojik algılayıcılardır. Bunun yanında bu algılayıcıların çalışması için

sürekli substrat ilavesi gerektiğinden canlı hücrelerde kullanılamazlar. Antijen-antikor

çiftinin oluşumu yavaştır ve çeşitli adımları kapsar, immunolojik algılayıcılar aralıklı

çalışmaktadırlar ve sürekli kontrolü sağlayamazlar. Nükleik asit tanıma yöntemlerine

dayanan elektrokimyasal DNA biyolojik algılayıcıları, kalıtsal ve bulaşıcı hastalıkların

tanısında bilinen rutin analiz yöntemlerine göre alternatif olarak daha hızlı, ucuz ve kolay

70

bir yöntemdir, bu nedenle bu alanda ilgi çekicidir. Elektrokimyasal DNA biyolojik

algılayıcılarla K. Millan ve arkadaşları tarafından, kistik fibrozis’e ait DNA dizileri

kullanılarak bu hastalığın tayini yapılmıştır. Bu tekniği kullanarak, J. Wang ve arkadaşları

E. Coli varlığını, DNA dizilerini tayin ederek tespit etmişlerdir. Hepatit B virüsü de

hibridizasyon indikatörü kullanılarak DNA biyolojik algılayıcılarıyla tespit

edilebilmektedir. Hatta kanın pıhtılaşmasını sağlayan proteinlerden bazılarını sentezlettiren

faktör V’e ait gen dizisinde mutasyon tespiti için dizi analizi yapılarak ilgili kan hastalığının

teşhisi konulabilir. Tele algılayıcılar vücuda bantla ve yoğun bakım hastaları, bebekler,

polisler, itfaiyeciler ve askeri personelin uzaktan izlenebilmesine imkan verirler. Tele

algılayıcılar, uzaktan radyo frekansları yoluyla olan kişilerin vücut sıcaklıklarının

izlenmesini mümkün kılar. Protezlere yerleştirilen biyolojik algılayıcılar sayesinde, protez

yüzeyinde üreyen bakterilerin türleri tespit edilir ve protez içinde bulunan antibakteriyel

maddeler salgılanıp ve enfeksiyon engellenir.Son yıllarda dünyada Çip Üzerinde Laboratuar

Teknolojisi (Lab-on-Chip) olarak adlandırılan mikrosistemler üzerinde çalışılmaktadır. Bu

yeni teknolojiyle; tek bir çipte tüm genomun izlenmesi ve binlerce gen arasındaki

etkileşmenin aynı zamanda belirlenmesi sağlanabilir. Bu teknolojinin esası biyolojik

algılayıcılara dayanmaktadır ve bu çipler küçültülmüş DNA biyolojik algılayıcılarıdır.

71

BÖLÜM 4

4.1.TIPTA BASINÇ ALGILAYICILARI

İnsan vücudundaki basınç, içsel (kemikler, vücut sıvıları) ve dışsal (yerçekimi, atmosfer)

güçlerden etkilenir. Basıncın ve gücün canlı içindeki ölçümü; kardiyovasküler ve ürolojik

tanı yöntemleri, cerrahi işlemler ve izleme de dahil olmak üzere biyomedikal

uygulamalarında çok önemli bir yer tutmaktadır. Bugün, tıbbi basınç ölçümü için kullanılan

en popüler cihazların temelinde kateter ve kılavuz teller vardır. Hava yüklü kataterler

özellikle üroloji uygulamaları için düşük maliyetli ve de popülerlerdir. Sıvı dolgulu

kataterler ise bir diğer önemli alternatiftir ve bugün üroloji ve kardiyovasküler ve üroloji

uygulamalarında çok popülerdir. Cooper’ın çalışması, hava yüklü kataterler ile sıvı dolgulu

kataterlerin basınç karşılamalarını karşılaştırmaktadır. Bu çalışma, hava yüklü kataterlerin

aşırı sönümlü sistem olarak hareket ederken, su dolgulu kataterin eksik sönümlü sistem

olarak hareket ettiğini göstermiştir. Bugün kılavuz teli basıncı, daha küçük ayak izi ve daha

yüksek maliyetiyle modern bir alternatiftir. Kılavuz teller ve katater basınç dönüştürücüler,

elektromanyetik basınç dönüştürücüler prensibine dayanmaktadır. Çoğu zaman, basınç

algılama tertibatları çoklu işlevsellikleriyle bir kompleks katetere entegre edilir. Ticari

ürünler, üroloji ve kardiyovasküler uygulamalarda iyi yerleşmişlerdir.

Bu elektro-mekanik basınç sensörlerine bir alternatif olarak fiber optik basınç

sensörleri medikal alanda oldukça yaygın hale gelmiştir. Bu plan: medikal doktorların

FOBS’ni tanıtması, mevcut uygun teknolojilerin medikal uygulamaları bünyesindeki

basınç sensör teknolojisi talebi anlayışına karşı görüşteki mühendislere yöneliktir.

Sensör, medikal anlamda, fiziksel uyarıcılara cevap veren ve sonuçta oluşan dürtüleri

ileten bir aracı temsil eder. Bu yüzden bir sensör sisteminin asıl amacı bir hastanın iyi

oluşunu belirlemeyi mümkün kılan bir sinyali doğru bir şekilde ölçmektir. İnsan ve

hayvan organizması; çeşitli organlar, kemikler, eklemler ve kasların kompleks

kombinasyonudur. (Resim 4.1) [13,14]Vücudun her bölümü kendine ait birtakım

özelliklere sahiptir(hacim, yapı, iç basınç, vb.). Bunun yanısıra, her unsur normal

fizyolojik değişimler veya bir hastalık boyunca izlenen yoldaki patofizyolojik süreç

sonucunda kendi içinde dinamik basınç değişiklikleri geçirebilir. Clausen and Glott [15]

vücut basınçlarını 3 alana bölmeyi önermiştir;

1. düşük basınç bölgeleri( kılcal damarlar ve beyin)

2. orta basınç bölgeleri (kalp ve akciğer);

3.yüksek basınç bölgeleri (eklemler, ablasyon teknikleri süresindeki basınç

değişiklikleri).

http://www.mdpi.com/1424-8220/15/7/17115/htm#fig_body_display_f1-sensors-15-17115

http://www.mdpi.com/1424-8220/15/7/17115/htm#b13-sensors-15-17115



72

Resim 4.1: Basınç ölçümü ve buna bağlı olarak altında yatan her organ/dokuyla (vücut

bölümlerinde yaratılan)ilişkili fizyolojik/ patolojik şartlar

Belirli basınç sensör teknolojisi için gereksinimler güçlü bir şekilde ilgi alanına (üroloji,

kardiovasküler, vb.), ölçüm yerine(organ, kemik veya kas) veya sensörün çalıştırıldığı

methoda (tek nokta ölçümü, kanser tedavisi veya uzun süreli gözlem) bağlıdır. Üstelik,

her sensör ve sensör sistemi insan vücudunun karşılaması gereken kullanım

uygunluğunun temel standartlarındaki fizyolojik ölçümler için kabul edilmiştir. Bu tür

standartlar genellikle Yiyecek ve Uyuşturucu İdaresi(ISO) ve ISO 10993’e [16]

(Medikal Aletlerin Biyolojik Değerlendirmesi Part 1: Değerlendirme ve Test Etme) ve

ISO 13485’a [17] (Medikal Aletler-Kalite yönetim sistemleri-Düzenleyici amaçlar için

gereksinimler) belirli referansla Uluslararası Standardizasyon Organizasyonu gibi yetki

kurumuyla belirlenir.

4.1.1.Teknik Basınç algılayıcıları Gereksinimi

Belirlenen her görev için karşılanması gereken teknik standartlar vardır; kardiyoloji

basınç analizi durumunda standartlar Medikal Aygıtlamanın Gelişim Birlikleri (AAMI)

tarafından (ISO 81060-2 ile) [18] belirlenir ve sensörlerin ve araçların bu ayarda

kullanılması şarttır. Bu standartlar ayrıca FDA onaylıdır. [19]





73

Aralık vücut boşluğunda ölçülen maximal ve minimal basınç değerleri arasındaki farktır.

Basınç aralığı normal fizyolojik durumlarda sol ventrikül basıncı halinde 0-20 kPa (0–

150 mmHg) gibi geniş aralıklardan intrakraniyal basınç halinde ise 0-1 kPa (0−7.5

mmHg) gibi dar aralıklarda değişebilir. Hastalıklı ve patofizyolojik durumlarda basınç

intraalveoler ve intratrakeal basıncı halinde -10 kPa’a (−75 mmHg) kadar düşebilir ve

aortik ve sol ventriküler basıncı halinde 40 kPa’a (300 mmHg) kadar yükselebilir. Gevşek

kan damarlarındaki diyastolik basınç is 60–80 mmHg gibi normal bir aralığa sahiptir ve

sistolik daralmış kan damarında 90–120 mmHg’e kadar çıkarılabilir[1].

AAMI, bir kan basıncı transdüseri için −4 kPa’dan (−30 mmHg) 40 kPa’a (300 mmHg)

bir basınç aralığı talep eder. Ayrıca bu −53 kPa (−400 mmHg)-533 kPa (4000 mmHg)

[20,21] aralığında yüksek basınçla zarar görmemeli. Sensör ihtiyaçları açısından

doğruluk(çözümleme dahil) çoğunlukla ilgi alanına(kalp, kemik veya kas) bağlıdır. Tipik

bir örnek sitolik basıncındaki her 2.6-kPa (20 mmHg) veya diyastolik basıncındaki her

1.3 kPa (10 mmHg) artış için iskemik kalp hastalığında ve inmede ölüm oranının iki katına

çıktığı[22,23] kan basıncı ölçümünde meydana gelir. Bu yüzden kan basıncındaki küçük

bir değişiklik iyi, normotensif bir hastayı kötü durumdaki bir hastadan ayırabilir. Mesela

bir yetişkin her safhasının 133 Pa (1 mmHg) eşiği tarafından belirlendiği kronik hastalık

(tablo 4.1 ) [22] geçirebilir. Yüksek bir tansiyon değeri proksimal aortta ölçülebilir. Ancak

bu kan basıncı aorttan uyluk atardamarına, radiyal atardamara ve sonrasında küçük

atardamarlara gittikçe kıllcal damarlarda oldukça düşük hale geliyor[24].

Tablo 4.1:Kan basıncının sınıflandırılması ve yönetimi.

Amerikan Milli Standartlar Enstitüsü (ANSI)/AAMI BP22:1994 (2006) kan basıncı

ölçümündeki doğruluğun −4 kPa (–30 mmHg)-6.7 kPa (50 mmHg) aralığında ±1% ve 6.7

kPa (50 mmHg)-40 kPa (300 mmHg) aralığında ±3%’ten daha iyi olması gerektiğini

belirtmektedir. [21,23].

Örnekleme oranı basınç sinyalinin periyodikliğine ve dalga biçimine bağlı elde edilen

ikinci bir ölçümün numarasıdır. Bir kalp atışı oranındaki temel öz frekans (fn) 120beatss is

fn = 0.5 Hz.’e kadardır. Ancak kompleks dalga biçimi doğru şekli yeniden elde etmek için

daha fazla harmonik gerektirir. Nyquist’in teoremine göre [25] bir sistem sinyali korumak

için sinyalin sunduğu en yüksek frekansın en az iki katını elde etmelidir. Pratikte ise

medikal bir sensör en yüksek frekansın 5-10 kat fazlasını elde etmelidir [26]. İleri






http://www.mdpi.com/1424-8220/15/7/17115/htm#table_body_display_t1-sensors-15-17115







74

araştırmalar önemli frekans bandını analiz etmek için ilave süzgeçlemeye imkan veriyor

ve örneklendirmeyi yıkıyor.

Tıptaki en içten yayılan sensörler sensörü yerleştirme veya transdüser olarak çalıştırma

özellikli kateterde yer aldığı için bu frekans yanıtını etkileyebilir.

Gardner [27] kateterin öz frekansa ve amortisman faktörüne sahip bir ikinci derece

sistemi (esnek, kütleli ve sürtünmeli) olarak davranıldığı bir kalp nabız şeklindeki

kateterin etkisini göstermiştir. Gardner göstermiştir ki aşırı sönümlü bir kateter tek bir

kalp atışının çift vuruşlu çentiğini saptayamaz ve eksik sönümlü bir kateter

gürültülü(hatalı) bir şekilde, dolayısıyla basınç ölçümünün doğruluğunun değişmesiyle

sonuçlanabilir. Bu yüzden AAMI kan basıncını izleyen araçlar için minimum bir frekans

(200 Hz) önermiştir[21].

İlave basınç sensör gereksinimleri belirli göreve bağlıdır. Mesela küçük damarlarda geniş

çaplı bir in vivobasınç sensörü kan akışını kısıtlama yoluyla ölçümü etkileyebilir. Üstelik

mıknatıslı rezonanslı görüntülemedeki (MRI) manyetik alan, elektrikli sensörleri

bozabilir. Radyo frekansındaki (RF) ablasyon teknikleri, elektromanyetik radyasyon

kaynaklı sıcaklığın aşırı yoğunluğu basınç sensörünü bozabilir ve bazı durumlarda yok

edebilir. Bu yüzden yenilikçi uyarlanabilir teknikler buna benzer durumlarda gereklidir.

Belirli medikal alanlar için gereksinimlerin listesi Tablo 4.2’de gösterilmiştir.

Tablo 4.2. Medikal basınç analizleri için örneksel standartların toplamı. ICP, iç kraniyal

basınç; AAMI, Medikal Aygıtlamanın Gelişim Birlikleri; ERS, Avrupalı Sulunum

Toplumu; ATS, Amerikan Torasik Toplumu.




75

4.1.2.Basınç Algılayıcıları Prensipleri

Basınç ölçümünün iki prensibi, klasik gerinim ölçer transdüseri ve fiber optik sensörlerde

eşit olarak uygulanabilen diyafram displasman sensörüyle[43] örneklendirilir. Bu

prensipler yazının devamında açıklanacak.

Gerinim ölçer transdüserleri ölçülen büyüklüklere (gerginlik, vb.), elektrik direncine

resim 4.2’a veya optik sensörlerdeki dalga uzunluğuna karşılık olarak randıman

parametrelerindeki değişiklik gösterenler olarak karakterize edilmiştir. Ölçü

faktörü(duyarlılık, vb.) Eşitlik (4.1) de uzunluğa bağlı değişime(ΔL/L) göre dirence bağlı

değişimle(ΔR/R) belirlenir. Elektrikli bir sensörde, dirençteki değişim en verimli şekilde

Wheatstone köprüsü kullanılarak ölçülür. [44,45].

Resim 4.2 (a) Piezodirençli sensör şeması; (b) diyafram displasman sensörü; basınç

transdüseri olarak su dolu kateter.

(Eşitlik (4.1))

Diyafram displasman sensörleri sızdırmaz çukur üzerindeki bükülebilir yassı yüzeye

sahip(diyafram) mikro-elektromekanik sistem (MEMS) teknolojisine dayalıdır. Diafram

basınç değişikliğine göre büker (deforme eder) ve kapasitansa veya piezoelektrik

transdüserine dayalı olabilir. Sensör yapısı şematik olarak resim 4.2b’de gösterilmiştir.

Başlangıç durumunda çukur bir ilk hacime (V0) ve ilk basınca (P0) sahiptir. Çukur yalıtılmış

olduğu için basınçtaki bir değişim çukurun içine sıkışma ve genleşme(ΔV) yapan maddeye

(hava) neden olur.



http://www.mdpi.com/1424-8220/15/7/17115/htm#FD1





76

Dairesel sabit köşeli çapraz kesit diyaframında diyaframın bükülmesi (z(r)) bükme

displasmanını diyafram kalınlığının(h) %30uyla sınırlandıran Eşitlik (4.2) kullanılarak

teorik olarak öngörülebilir. Bu prensip kapasitif ve piezodirenç sensörleri için kullanılır.

Sabit köşede (r = R) bükülme gerçekleşmezken (z(R) = 0) diyafram merkezinde (r = 0

= r0) bükme displasmanı maximumdadır. Esneklik diyafram materyalinin Poisson oranına

(μ) ve Young modülüne (E) bağlıdır. Diyaframın displasmanı frekans uyarılı bir devreyle

ölçülebilir.

(Eşitlik (4.2))

Kateter dayalı basınç sistemleri bir basınç sensörüne bağlı sıkıştırılamaz bir maddeyle

(su veya tuz çözeltisi) dolu bir kateter kullanır (Şekil 4.2’c). Kateter ucundaki bir basınç

değiğşimi, suyu sıkıştıran veya gevşeten ve dolayısıyla basıncı direk olarak bağlı sensöre

dönüştüren diyafram deformasyonuyla sonuçlanır. Su dolu bir kateterin doğal frekansı

Eşitlik(4.3)’le hesaplanabilir. Togawa su dolu transdüserin sınırlandırılmasını

göstermiştir. Standart ölçülü r0 = 1.66 mm (5 Fr) dış çaplı medikal kateterler[46,47]

için ri = 0.66 mm (2 Fr) iç çaplı ve l = 1.25 m uzunluklu K=3.3⋅1014Pam3 esneklikli bir

standart basınç sensörünün teorik doğal frekansı (f0 = 48 Hz) olarak ölçülmüştür.

(Eşitlik (4.3))

Hacim sınırlı alanlar (beyin veya minyatür kan damarları) ince kateterler talep eder.

Aşırı ince kateterler (mikrotüp, Johnson Matthey) 0.3 mm dış çap ve 0.254 mm iç çapa

(P.N.24468A) sahiptirler[48]. Bir öncesinde bahsedilen aşırı ince kateterli ( ri2=13ri) ve

aynı uzunlukta farzedilen kateterlerde doğal frekans f02=19f0 (i.e., f02 = 5.3 Hz)e

düşebilir. Doğal frekansı sönümlendirme ve azaltma[49], kateter yapısında hapsedilmiş

sıkıştırılabilir ilave hava baloncuklarının varlığı düşünüldüğünde, kateter ucuna en

azından çok yakınına sensör yerleştirmek gereklidir. Çok küçük kateterlerde sadece fiber

optikler gibi kateter ucu sensörleri bu gereksinimleri karşılayabilir.

4.1.3.Ticari Algılayıcılar

Günümüzde tıpta kullanılan mevcut ticari elektrik sensörlerinin[50–53] spesifikasyonu

Tablo 3te gösterilmiştir. Son zamanlarda FDA akciğer atardamarı basınç ölçümü için ilk

yerleştirilebilir ağsız sensörü CardioMEMS™ ile onaylamıştı













77

BÖLÜM 5

5.1. FİBER OPTİK BASINÇ ALGILAYICILARI

1960’lardan 21. Yüzyılın başlarına kadar fiber optik sensörler genellikle şiddet modülasyonu

temeline dayanıyordu ve fiber optik sistemlerde oldukça baskın olan bu teknoloji o zamanlar

basit bir yapıya ve düşük maliyetli araştırmalara dayanıyordu. Bu nedenle standart medikal

basınç sensörlerine potensiyel bir alternatifi temsil ediyorlardı.

5.1.1.Fiber Optik Algılayıcıların Gelişimleri

Birçok ilkel Fiber Optik Sensör, iki veya daha fazla fiber sistemin veya içe dönük bir oyukla

ayarlanmış bir fiber lifin bir distal yansıtıcı aynaya ayarlanması şeklinde uygulanan fiber

optik demetler temeline dayanıyordu. Şiddet modülasyonlu Fiber Optik Sensörlere ilişkin

Purdy et al gibi birçok patent,1990’ların sonlarına doğru bu tür sensörleri barındıran

kateterlerin tamamlayıcısı olarak kayda geçti.Integra LifeSciences tarafından üretilen

Camino Sensörü,önemli bir ticari ürün olmakla birlikte kafa içi basıncın (ICP) ölçümünde

güncel bir standart sistemi de yansıtır.Mikrokıvrım prensibine (şiddetin azalması v.b. )

dayalı Fiber Optik Sensörler ,basınç ölçümü alanında ancak son zamanlarda benimsenir

oldu.Şiddet modülasyonlu Fiber Optik Sensörler görece basit dizaynları dolayısıyla düşük

maliyetli olsalar da,uzun zamanlı dayanıklılık konusunda sorunlar

yaşanmaktadır.Kaynaktan çıkan güç akımı,fiber hareketlilik ya da sistem bileşenleri veya lif

uçlarındaki deformasyon (eskime v.b) gibi sebeplerle alınan optik şiddette yaşanan

farklılıklar gibi değişimler, ölçülen basınç sinyallerinde hataya neden olabilir.

5.1.2.Fiber Optik Algılayıcılarının Avantajları

Optik fiberler dayalı sensörler kateterler, kılavuz teller ve MEMS dayalı elektrik sensörler

için mükemmel bir alternatif olarak ortaya çıkmaktadır. Tıbbi uygulamalarda, OFS klasik

ölçme teknikleri üzerinde birçok stratejik avantajlara sahip:

• Ayak İzi ve geometri: Çoğu sensörlere kullanılan silis camı bazlı fiber optikler, 125 um

çapı ( ör SMF- 28 lifler) , ve bir 80 mikron çaplı optik lifler olarak, şu anda ticari olarak

temin edilebildiğinden çok küçükler. Ayrıca, liflerin ve sensörlerin son yıllarda geliştirilen

çekme kule imalatı şimdi lif kaplama çıkarmadan içinde fiber sensörler üretilmesine imkan

tanımakta ve bu nedenle tamponlu fiberin çeşitli alanlara yerleştirilmesinde kritik olan

gerilme mukavemetini muhafaza edilmesini imkanlı hale getirmekte. Bu nedenle sıkı eğilme

varlığında bile viraj duyarsız liflerin geniş kullanılabilirliği bu sensörlerin çalışmasını sağlar.

Ticari kateterler çok sayıda fiber optik basınç sensörünün, bireysel kateter ya da kılavuz tel

içine sığabilecek şekilde tipik 4-6 Fr çaplara( 1Fr = 13mm ) sahiptir.

• Dağıtım ve entegrasyon: OFS tek bir fiber boyunca çeşitli noktalarda fiziksel parametreler

(soyu, sıcaklık) saptanmasını sağlar. Bu düzenleme bir dalgaboyu bölmeli çoklama

yaklaşımı kullanan FBG sensörleri ile oldukça yaygındır. Son zamanlarda, Rayleigh

78

backscattering demodülasyonuna dayalı dağınık algılama sistemleri ile 1 mm'den daha iyi

bir uzaysal çözünürlüğü elde edildi.Ek olarak WDM yaklaşımı ile, Bu algılama noktasında,

aynı elyaf üzerinde entegre etmek mümkündür , sensörlerlerin çoğulluğu: aynı elyaf ucunda

basınç ve sıcaklık sensörü bütünleştiren popüler bir düzenlemedir.

• Uzun süreli kabiliyetleri: Minimal invaziv cihazlar ile uzun vadeli teşhis gerçekleştirmek

biyomedikal biliminde ana trendlerden biri oldığu gibi basınç kayıtlarında istikrarın garanti

edilmesi gerekmektedir. OFC, Sensör prototip ile 1mmHg/saat tipik kararlılığı ve yaklaşık

3 mmHg / 28 gün ticari sensörleri oranında mükemmel kararlılık garanti eder.

• Isı özellikleri: Basınç algılama teknolojilerinin doğruluğu da sıcaklık değişimlerine çapraz

duyarlılık ile sınırlıdır. Birçok sensör (örneğin, elektronik, mekanik), bir sıcaklık değişimi

çıkışta doğrusal olmayan sadece termal duyarsız paketlerle hafifletileblilir bir efekte sahiptir.

OFS’de ancak, sıcaklık ve basınç bağımlılıkları hem doğrusal olan ve karşılıklı olarak

dengelenebilir.

• Harici EMI’ye toplam bağışıklık: OFS dielektrik bir malzeme olan ve elektromanyetik

girişime doğal bir bağışıklığı bulunan silis camında üretilir. MR, bilgisayarlı tomografi (BT

) taraması , RF / mikrodalga termal ablasyon ve diğer görüntüleme ve girişimsel tıbbi

prosedürler ile, MEI gibi tanı ve tedavinin merkezi konuma geldiği tıbbi bir ortamlarda OFS

bazlı cihazların rekabet edebilir hale getirdi.

5.1.3.Teori ve Çalışma Esasları

79

Şekil 5.1: (a) Bütün sensör sistemi geniş bant ışık kaynağını (BLS) temel alır, optik spektrum

analizör (OSA), ve içsel ya da dışsal sensör; (b) sinyal, yoğunluk, frekans veya faz

değişikliği ile modüle edilebilir; sensör tek veya çoklu nokta ölçülmesi ve tek ya da çoklu

ölçenler ile ölçülebilir.

OFPS’nin modülasyonu ışığın faz özelliğini kullanarak (şekil 5.1b); bir yansıtıcı yüzey, bir

yer değiştirme ile, (i) alınan yoğunluğu (örnekte olduğu gibi., E’deki elektrik alan genliği)

(örneğin, diyafram) ya da bir fiberin bükülmesi (yani, incelmesi); (ii) frekans (yani, dalga

boyu λ), ızgaradaki periyod değişimi ile veya (iii) bir faz modülasyonu (φ) (Yani Mach

Zehnder, Michelson veya Fabry-Perot tarafından enterforemetre edilen ) ile değişiklik

gösterebilir.

Bir OFS (Şekil 5.1c) şu ölçümlere bağlı olabilir: (i) ilgi alanına (yani, tek bir noktadan, çok

noktalı veya dağıtılan algılama); ya da (ii) ölçülenin kendisi (örneğin basınç (P), sıcaklık (T)

ya da her ikisi birden). Aynı zamanda diğer ölçülenleri ölçmek için OFS’yi genişletmek de

mümkündür (örneğin; gerilme (ε) baskı (P)).

5.1.4.Fabry-perot Interforometer ve Fiber Bragg Izgarası

Bu yazının görevi EFPI ve FBG tekniklerine dayalı OFPS’nin gözden geçirilmesidir. Optik

elyaf yoğunluk ayarlı sensör daha kapsamlı bir inceleme Roriz ve diğerleri tarafından

yapılan araştırmada bulunabilir [55]. Tıbbi FBG sensörlerine dair yeni bir yorum Mishra ve

arkadaşlarında mevcuttur [93]. Fabry-Perot interferometresi için (FPI) Roriz arkadaşlarına

bakılabilir [94]. Her iki sensör tipi (2) diyafram değiştirmesi için gerilimölçer ve Eşitlik (1)

Denklemde gösterilen aynı ilkelere dayanmaktadır ve basıncını ölçmek için doğrudan ve

dolaylı kullanılabilir. Son zamanlarda incelenmiş olan OFPS her iki ilkeye de dayalı ve

mevcut durumda atılmış büyük bir adımı temsil ettiği bu incelemede vurgulanmıştır.

Şekil 5.2: Yansıyan ışık içinde: (a) düşük incelik Fabry-Perot interferometresi (FPI) sensörü

ve (b) AKŞ sensör.

(Eşitlik (4.4))

Fabry-Perot interferometresi interferometre [92,95] ilkesine dayanır. Fabry-Perot (FP)

kavite genellikle fiber optik ucunda yer alır ve bir minyatür cam diyafram [74] ile çevrilidir.

Direk kaynaktan gelen ışık yakınındaki sensör ile uyumludur ve potansiyel olarak kendisi


80

ile etkileşime girebilir yansıma gibi. Düşük incelik interferometre (Şekil 4a) için, ışık

yoğunluğunun yaklaşık% 4'ü tek modlu fiber (SMF) uç yüzünde yansıtılır.

Kalan ışık diyafram üzerine uzunluğu (L) kadar yansır ve aynı şekilde geri hareket eder ve

nihayet geri SMF içine nüfuz eder. Diyaframdan gelen ışık (kırılma indisi (N0)) hava ile

dolu kavite boyunca ek bir yol uzunluğuna (2 L) maruz kaldığından, Φ0 tarafından verilen

bir faz farkı vardır. Her dalga boyunda (λ) için spektrum yoğunluğu (I), bu nedenle

denklemde gösterilen SMF diyaframın (L), uzaklığına bağlıdır (4) [96]. Diyaframdaki

değişim basınç referans gösterilerek (örneğin, ΔL (Δp)), daha önce Denklemde gösterildiği

gibi aynı şekilde hesaplanabilir (2).

Diyafram hassasiyetini artırmak için bükülebilir organik maddeler kullanmak altenatif

bir çözümdür (97), yansıtmayı geliştirmek için çok ince metal diyaframlar (98), ve bir

graphene zar (99), ultra viole kalıpla mühürlenmiş polimer bir diyafram kadar iyi. (84).

Bremer ve çalışma arkadaşları (83) bir EFPI sensörü ile birleştirilmiş FBG sensörünün

ikili basınç/sıcaklık tespiti ve ortak telafisini ispatladı. Bae ve arkadaşları (100) çift

algılamaya ulaşmak için çoklu-boşluk önerdi. Onların yüksek hassasiyetleri ve

kesinlikleri, EFPI teknolojisine dayalı ticari sistemlerin kazandığı momentum ve pazar

payındaki artış ile sonuçlanan çift algılama çok yönlülüğü kadar iyi [88,101,102].

Fiber Bragg rendesi (grating) ışık kırılma endeksindeki nco periyodik değişme

(çekirdem kırılma indeksi) Λ mesafesi ile (ızgaranın eğimi) ile oluşturulur. Her rendeleme

(grating) periyodunda ışık kısmen yansır. Bu sonuç Bragg dalgaboyunda (λ B) dar bant

yasıması içerisindedir, eşitlik 5 de gösterildiği gibi, neff rendeleme (grating) bölgesindeki

optik sinirlerin merkezinin efektif yansıma endeksidir. Gerginliğin (ϵ) uygulanması ile,

rendeleme (grating) sahası değişir ve, bu nedenle, Bragg dalga boyuda değişir.

λB=2neff⋅Λ (Eşitlik (4.5))

Basıncı ölçmek ve mekanik bir gerginliğe çevirmek zordur, bu nedenle belki FBG

tarafından ölçülebilir. Kanellos ve arkadaşları esnek bir yama üzerine konulmuş dört FBG

üzerine basınç sensörü koymayı önerdiler (103). Ahmad ve arkadaşları (104) benzer bir

yapı önerdiler. Zhang ve arkadaşları (105) piston benzeri yapısı olan bir başka çalışma

prensibi önerdiler. FBG temelli sensörler, aynı zamanda, yeni robotik mikro cerrahi

sistemlerinde yanal ve dikey temas kuvvetlerinin ölçümünde önemli çekiş topladılar.





81

BÖLÜM 6

6.1.TIPTA FİBER OPTİK BASINÇ ALGILAYICILARI

Fiber optik sensörler birkaç yıldır, biyomedikal uygulamalar için önerilmiştir. Canlıların

erken teşhis araştırmalarında yorumlamalarda kullanılıp uygulanmış ve en son bu

değerlendirmelerle tıp alanındaki avantajları derlenmiştir. Bunun sonucunda teknoloji

harikası fiber optik sensörler vurgulaması yorum olarak yapılmıştır.

6.1.1.Açıklama

Lindström adlı bilim adamı 1970 yılında ilk tıbbi fiber optik basınç sensörü önerdi. 1984

yılında, Peterson ve Vurek optik fiberlerin kullanımını analiz ettiler. Silis camı ve bazlı

elyafların, iyi bir biyolojik uyumluluğa sahip olduğu bilinmekteydi gelişen teknolojiyle

günümüzde, fiber optik, eskiye göre daha geniş ve farklı malzemelerden (örneğin, plastik,

kalkojenit cam) imal edilebilir. Hench ve Wilson ilk olarak 1986 yılında silisin

uyumluluğunu inceledi. Bu çalışma, silis bazlı MEMS e kadar uzandı ve son olarak canlı

vücudunda implantasyonlar, uzun bir dönem için test edildi. Yang ve arkadaşları 12 haftalık

test süresinin sonuçları doğrultusunda bu zaman dilimi boyunca basınç sensörleri OFS

tabanlı ve canlı organizmasına uygun insan uygulamaları için biyo-uyumluluk ve

kullanılabilirlik gösterdi.

Daha önce belirtildiği gibi, tıbbi uygulamalar için kullanıldığında, çağdaş fiber optik

algılama teknolojileri olmayan, OFS teknolojilerine kıyasla birçok avantaj sağlamaktadır.

Küçük boyutlu olmaları (Şekil 6.1) ve hacimsel olarak sınırlı alanlarda kullanımının avantajı

onları ideal hale getirirdi. Bunlar, silika camdan imal edildiği için, RF ve bağışıklık MRI

kullanıma uyumludur. OFS lerde (a Furukawa şirketi) tıbbi uygulama için biyo-uyumlu

lifleri sunmaktadır. Bu lifler bend dayanıklı ve aynı zamanda Kuzey Amerika Bilim

Associates, tarafından onaylı biyo-uyumlu kaplamalardır. Optik sensörlerin özelliklerini

etkilemeden, sterilize edilebilir. Stolov ve diğerleri bunun sterilezisini şöyle göstermiştir:

-buhar sterilizasyonu;

-etilen oksit ile, optik lifler üzerinde

-gama radyasyonu ((1), çift akrilat; (2) polimid; (3) silikon polietoksi)

82

Şekil 6.1: OFPS (sağda) kırmızı ışıklı ve minyatür bir kateter (solda) yerleştirilir.

6.1.2.Canlı İçindeki Medikal Optik Basınç Algılayıcıları Araştırması

Bu derlemede OFPS ler literatürde tarif edilen canlı ve canlı dışı olmak üzere iki seçenekte

ki uygulamalarda tıp alanında kullanıldığı, sunulmaktadır. Bazı durumlarda, mevcut

literatürün az olması bazılarında ise ilgili sensörlerin mevcut kapsamlı ve detaylı bilgileri

bulunmamaktadır. Fakat birkaç tipik tıbbi uygulama alanları aşağıda ortaya koyan OFS

kullanımının başarılı olduğu kanıtlanmıştır.

6.1.2.1.Gastroenteroloji

60-70 milyon Amerikalı, her yıl birçok Gastrointestinal koşullardan etkilenir. En sık görülen

vaka 15,9 milyon hasta ile gastrointestinal semptomlardan biri olan karın ağrısı oluşturur.

Bu tıbbi durumun büyüklüğü ve sağlık ekonomisi üzerindeki etkisi gastrointestinal sistemin

ucuz yöntemle araştıracak bir ihtiyacını belirler.

2007 yılında, Takeuchi ve arkadaşları faringeal manometri üzerine bir çalışma yayınladı.

Onlar bu analiz için FPI tabanlı farenks manometrik sensör kullandı. Sensör (FOP-MIV,

FISO Teknolojileri) kendi kateter tipi referans sensörü (P37-4109C05, Zinetics) ile iyi bir

uyum gösterdi. Kateter yapısının bütünü 30 kPa-30 kPa basınç aralığında ve 250 Hz

örnekleme frekansını kapsayan, çapı sadece 2.08 mm'lik küçük boyutlu yapı elde

edildi. Sensör, ayrıca referans sensörüne 0.999 bir korelasyon faktörü gösterilerek ve canlı

üzerinde yutma süreçlerinin belli bir süre çevrimiçi halinde izleri kaydedildi böylece referans

araçları ile iyi bir uyum saptandı. Aynı sensör tipi (FOP-F125, FISO) Kong ve arkadaşları

tarafından kullanılmıştır. Üç farklı hastada özofagus varis basınç ölçümleri yapıldı.(2013).

Arkwright ve diğerleri (2009): 1 cm bir uzaysal mesafe ile 72 algılama elemanıyla bir dizi

(FBGs gelen)oluşturup FBG dizilerine dayalı bir manometre kateter sundular Her FBG

83

(Şekil 6.2’a şematik) muhafaza edilebilecek bir tasarımın içine sokulur ve çoklu basınç

ölçümlerinde elde edilen, suşa basıncı için kullanılır. Sensör yapısı 0.4 kPa (3.1 mm Hg), -

0.001nmmmHg duyarlılık ve 10 Hz'lik bir frekansta bir hassasiyetle 0-26,7 kPa (0-200

mmHg) test edilmiştir. FBGs si(Şekil 6.2a) içinde basıncı dönüştürmek için bir dönüştürücü

ile çevrilidir. Kateter 24 saat boyunca, bir insan kolonunda canlı olarak test

edildi. Çalışmalarında onlar, inen kolonda ve sigmoid kolonda transvers kolon, çıkan

kolonda ise algılama elemanları kullandı. Bu başarılı test ilk kez kolonların karmaşık basınç

doğasını ortaya çıkardı. Bu teknik aslında, yüksek çözünürlüklü manometriler için (HRM)

yeni bir alan açtı, optik fiberlerin standartlarını aşmasına örnek oldu. Bu teknik son

zamanlarda (2014) sağlıklı insanlarda bazı çalışmalarda kullanılan ve insan kolonunu

anlamaya yarayan yeni bir anlayışı ortauya çıkardı.

Şekil 6.2:a)Dönüştürücüler ile bir AKŞ zincirine dayalı basınç sensörüne bir kateter

yerleştirilir, (b) sensör

6.1.2.2.Kardiyoloji

Amerikan Kalp Derneğinin (AHA) son raporunda (2014/2015) ortaya 2011'de, yaklaşık

600.000 Amerikalı 215 dolarlık harcama maliyeti(doğrudan ve dolaylı) ile kalp hastalığı

sonucu öldü. Bu da yine hasta bakım kalitesinden ödün vermeden sağlık sistemi içinde

maliyet tasarrufu yöntemlerini tanıtmak gerektiğini gösteriyor.

Damar içindeki basınç ölçümü için bir birincil optik sensörü geliştirilmiş ve klinikte

Lindstrom ve arkadaşları tarafından test edilmiştir. 1970 yılında.Bu yoğunluk tabanlı

sensörler tıp içine başarılı bir giriş yapıp optik sensörlerin etkisini arttırmış oldu. 2002

yılında, Reesink ve arkadaşları invazif kan basıncı ölçümleri için fiber-optik sistemler

(Model 40EC, RJC kurumsal) kullanarak, bir fizibilite çalışması yayınladı. Altın

standartlarda (bir köprü amplifikatör ile SPC-320) Millar, Baxter (eş akımlı dış basınç

dönüştürücü) ve Sentron cihazlarI ile OFPS karşılaştırıldı. İki canlı keçide daha ileri testler

takip edildi. Onların bu standartlardaki sensörleri OFPS ile yüksek benzerlik gösterdi. 2003

yılında, Woldbaek ve arkadaşları kardiyoloji ayarında basınç kaydı için bir OFPS

kullanımını tariflediler. Daha sonra farelerde basınç ölçümleri için bir optik sensör (Samba)

kullanıldı. Bu sensörlerde 22-37 ° C aralığı içinde bir sürüklenmeyle \x26lt;60Pah

84

(\x26lt;0.45mmHgh) ve sadece ~9Pak (~0.07mmHgk) içindeki bir sıcaklık duyarlılığında

olan koşullarda sensörler (O.D. 0.42 mm) test edilmiştir. 0-200 Hz frekans tepkisi ile bu

sensör teknik şartnameleri karşılar nitelikteydi. 18 erkek farede sürekli olarak aort basıncı

(AP) ve kalp hızını ölçmek için sol karotid artere, OFPS takıldı. Woldbaek ve diğerleri optik

sensörlerin işlevselliğini gösterdiğine ve bu sensörlerin daha küçük damarlarda bile, kan

basıncı ölçümü için uygun olduğunun sonucuna varılmıştır.

Schreuder ve diğerleri (2005) bir dicrotic çentik tahmin algoritması ile otomatik intra-aortik

balon (IABP) kullanarak yeni bir ölçüm yöntemini yayınlamıştır. Onların

değerlendirilmesinde ise 27 hasta üzerinde, bir optik algılayıcı 20-48 saat boyunca (yani,

kalp cerrahisi uygulanan) düşük ejeksiyon fraksiyonu (onlar Reesink ark. kullanılan aynı

birine bakınız) uygulanıldı. Yeni algoritma ile birlikte fiber optik sensör, tam otomatik İABP

zamanlamasına izin verdi. Aynı yıl (2005) 'de, Pinet ve arkadaşları, bir mikro-optik, mekanik

sistemlere (anneler) dayalı OFPS (FISO)ile aynı zamanda İABP içinde kullanılan bir ileri

sürümünü buldular. Klinik yönetiminnin, fiber optik İABP tedavi etkisinin ayrıntılı bir

analizi de Yarham ve arkadaşları tarafından yapıldı. Onların FOP-MIV i artık birde FDA

onaylıdır. Ayrıca, bir çift basınç sensörü teknolojisine sahip bir intra-aortik balon kateter için

patent 2007 alınmıştı. Mulholland ve diğerleri ise (2012) 53 yaşındaki erkek bir hastada 8-

Fr, 50 cc SensationPlus ™ intra-aortik balonun (IAB) katetere (Maquet de kalp-

damar)sokulduğunu bildirdi. Sonuç olarak, kateter daha diyastolik kan hacmi sayaesinde

hastaların damarları genişletilir ve sensör yardımıyla daha doğru izlenmesi desteklenir.

Wu ve arkadaşları (2013) bir optik algılayıcı geliştirdi ve bir domuz modelinde bir

fraksiyonel akım rezervi (FFR) tekniği ile birlikte kullandılar. Son iki yıl (2014-2015), bu

alanda araştırma miktarı hızla artmıştır. 2014 yılında, Rodriguez ve arkadaşları aynı anda

basınç ve hacim ölçümü için bir OFPS (OPP-M, Opsens) kullandı. Canlı bir koyunda

elektromanyetik alanlara dokunulmazlık deneyiyle bir sol ventrikül fonksiyonu

değerlendirmesi sırasında bir MRI sensör kullanmanın mümkün olduğunu gösterdiler. Sonuç

olarak Millar sensöre göre ve iyi bir korelasyon saptandı.

6.1.2.3.Nöroloji

ICP ye göre nörolojik hastalarda önemli bir artış vardır ve hayatı tehdit etmektedir. Bu

hastalık (örneğin, kanser büyümesi ya da kan birikmesi) ya da patlama blast gibi faktörlere

bağlı olabilir (örneğin,) IED (patlayıcı araçlar). Yükseltilmiş kafa içi basıncının belirlenmesi

için optik fiberler belirleyici bir rol oynayabilir.

1996 yılında, Shapiro ve arkadaşları OFS teknolojisini kullanarak, (travma ve intra-beyin

kanaması dahil beyin içi patolojisi ile, örneğin) 244 hastada içi parankimal beyin basıncının

izlenebileceğini gösterdi. Ölçümler ve gözlemler 1988-1993 yılında 24 gün boyunca

ortalama 7 kez yapıldı. Sadece bir hastada enfeksiyon görülmüş, ve bu durumda,

enfeksiyonun 23 günlük gözlem süresinin sonunda geçti. OFPS ile (Model 110-4b, Camino

Laboratories) bir kateter muhafaza edilmiş ve (Şekil 6.3a'da şematik) bir kilitleme vidası ve

bir delik vasıtasıyla ile kafatası açılmış, kapatılmış yerleştirilmiş. Bu çalışmada ICP kolay

ve güvenli izleme gösterdi. 2007 yılında, Bekar ve arkadaşları 631 hasta üzerinde kafa içi

85

basınç izlemeyle ilgili OFPS risk faktörlerinin bir analizini yayınladı. Onlar ICP izleme

sisteminde enfeksiyon riskinin (% 1.8) düşük olduğunu ve güvenle kullanılabileceği

sonucuna vardı.

Şekil 6.3: (a) beyin içine yerleştirilen ICP sensörü, içinde hayvan ve ICP sensörü ile patlama

dalgası (b) şematik.

Chavko ve diğerleri (2007) OFPS kullanılarak oluşturulan patlama dalgalarıyla bir kafa içi

basıncı ölçümünü gösterdi. Sensörler anesteziyle birlikte erkek sıçanlarda üçüncü beyin

karıncığı içine yerleştirierek denendi. Kaydedilen baskılar, 40 kPa yüksek ve birkaç

milisaniye için ölçüldü. Sıçanlar patlama dalgaları üreten, (6.3’b Şekil şematik) pnömatik

tahrikli şok tüplere konuldu. Sıçanların kafasının içine açılan 1 mm'lik bir delikle, 23

birimlik bir sondayla yerleştirilen sensör sokulmuştur.

2011 yılında Bir tarafından patlama dalgalarına maruz kalan insan kafatasının içindeki geçici

yanıt analizi, yayınlandı. Şok dalgaları 137.9 kPa kadar baskı üretti. OFPS ve tüpler (ÖŞ-

MIV, FISO) dondurulmuş insan başları içine yerleştirilmiştir. Yapılan 15 patlama

simülasyonu sırasında, sensörler beynin dört farklı alanında baskı ölçmüştür. Beyindeki

sensör ölçümleri yapılırken deneyler sensör konumunun önemini, patlama dalgasının

yoğunluğunu ve dalga başın yönünü gösterdi.

6.1.2.4.Ürodinami

Ürodinamik çalışmaların seyri ve bu süre boyunca gerçekleştirilen basınç ölçümleri alt

üriner sistem (LUT) ile ilgili olan üretra, mesane ve karın ölçümleri gerektirir. Bu analiz,

mesane ile ilgili koşulları teşhis etmek için önemlidir. Ürodinami analiz patolojik tıkanıklığı

lokalize bir yöntem olarak çözülmesinde rol oynar.

1993 yılında, Belville ve arkadaşları OFPS (FST 200) sahip bir urodinamik sisteminin

uygulanabilirliğini ortaya koymuştur. Optik sensör olan FDA çoklu kullanım için

onaylanmış 1.6 mm liği (5 Fr) katetere yerleştirildi. Sensörün çalışması, bir yoğunluk

modülüne gönderdiği sinyallerle diyafram deplasman tekniğine dayanıyordu. Sistemin

özellikleri, her kullanımdan önce 15 sn kalibrasyon döngüsü gerektirir. ölçülen basınçlar 100

Pa çözünürlükte 50 Hz frekansa sahip ve gayet iyi sonuçlarıdır. (1 cm H2O) .

86

Poeggel ve diğerleri (2014) ürodinamik basınç ölçümüne izin veren bir diferansiyel ölçüm

tekniği kullanılarak, canlı içindeki mesane ve hastaların karın ölçümlerinin sonuçları elde

ettiler. 2015 yılında yayınlanan bir çalışmada teknik fiber optik basınç ve sıcaklık sensörü

(OFPTS) oluştururken, FBG ile EFPI (yani, tek bir sensör ile basınç ve sıcaklık

ölçümü)sensörü kullanıldı. Bundan başka, iki sensör 1 sm ayırma ile, 1.6 mm lik (5 Fr)

katetere yerleştirildi. Bu teknik, gerçek bir diferansiyel basınç ölçümü sağladı.

Şekil 6.4: (a) Sol: Abdominal balon kateter; Sağ: Mesane kateteri; (B) ekipman ile sınav

sandalye; (C) ürodinamik ölçümü.

6.1.3.Canlı Dışındaki Medikal Optik Basınç Algılayıcıları Araştırması

Canlı dışındaki basınç ölçümleri vücut bağırsakları organların dışında veya fantom olarak

ölçülür. Bu ölçümlerde uygulanan kısıtlama, canlı insanlarda veya hayvanlarda olduğu

kadar kesin değildir. Bu alanda bazı yeni deneyler, aşağıda tarif edilmiştir.

Tedavinin kesin olarak belirlenmesinde mikro-minyatür aplikatör kullanarak, bir radyo

frekans mikrodalga, lazer veya ultrason kaynağı dahilinde: termal ablasyon invaziv

hipertermi işlemi uygulanır. Bu teknoloji kullanılarak, yerleşim özelliği olan canlıda bir ısı

alanı üretmek mümkündür. Radyo frekans ablasyonu (RFA) ile başarılı birçok yeni kanser

tedavileri uygulanmıştır. Perkütan minyatür aplikatör ile ablasyon tedavisi alanına 3 ° C /

mm'den fazla bir ısı alanı oluşturulabilir. Kanser hücreleri, sıcaklık fonksiyonuna maruz

kaldığı sürece hücreler ötenaziye uğrar.

Uygun minyatür ve elektrikle bağışıklık ölçüm ekipmanı eksikliği nedeniyle, klinik RFA

basınç ölçümü uygulamak mümkün değildir. RFA ilk basınç deneyi Kotoh ve arkadaşları

tarafından yapılmıştır. 3 cm’lik, ablasyon noktasına yerleştirilmiş bir MEMS sensörü

kullanılmıştır.(2005). Daha önce, , uygun bir algılama sistemi yetersizliği nedeniyle radyo

frekans ablasyonu teslim basınç algılamasını dahil etmek mümkün değildi.

Tosi ve diğerleri (2014), canlı bir hayvanın, karaciğerine (Şekil 6.5‘b) bir sensör

uygulanması ile tarama hayalini ( OFPTS (Şekil 6.5’a)) ve RFA birinci basınç ölçümünü

gerçekleştirdi. Kullanılan algılama sistemi büyük zamansal ve mekansal sıcaklıklarda

olumsuz etkileri olmadan ablasyon noktasında çalışmasını sağladı ve düşük ısıl duyarlılığa

sahip anahtar avantajını gözler önüne sundu. RFA basınç ölçümü için yeni bir yöntem

bildirmiştir. Basınç, 750 kPa tepe değerinde, fantom (Şekil 6.5’c) kapsüllenmesine (164 ° C

sıcaklıkta) 162 kPa olarak kaydedildi.

87

Şekil 6.5: (a) EFPI ve entegre AKŞ algılama elemanı [183] ile OFPTS; (B) OFPTS ile

karaciğer hayali; ve (c) basınç ve zaman içinde sıcaklık dağılımı.

88

BÖLÜM 7

7.1.SONUÇLAR

Yapılan bu çalışmada medikal uygulamalarda kullanılan biyolojik algılayıcılar tanımlanmış,

ayrıyetten optik fiber basınç sensörleri üzerinde durulmuştur. Literatürde karşılaşılan değişik

sınıflandırmalara yer verilmiş, tasarım ve imalatta kullanılan malzeme ve teknikler hakkında literatür

derlemesi yapılmıştır. Bunun yanında optic fiber sensörlerin medikal alandaki uygulama örnekleri

üzerinde durulmuş ve bu alanda özellikle mikro ve nano ölçekli sistemlerin geliştirilmesi

yönünde yapılan çalışmalara değinilmiştir.

Mikro ve nano elektromekanik sistem (MEMS/NEMS) teknolojilerinin biyolojik algılayıcılara

uygulanması ile ortaya çıkan bio-mikro/bio-nano elektromekanik sistemlerin (BioMEM

S/BioNEM S) kullanılması ile özellikle vücut içindeki uygulamalarda son derece hassas

ölçümlerin yapılabildiği ifade edilmiştir. Minyatürleşmeye doğru gidilen uygulamalarda, biyolojik

algılayıcıların imalatında nanomalzemelerin kullanılması ile sensörlerin hassasiyet, cevaplama hızı, ölçüm

ağırlığı vb . karakteristik özelliklerinde önemli derecede artış sağlandığı literatür çalışmaları referans

gösterilerek vurgulanmıştır.

89

KAYNAKLAR

1. Tagawa, T.; Tamura, T.; Oberg, P.A. Pressure Measurement. In Biomedical Sensors and

Instruments, 2nd ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2011; Chapter 2. [Google Scholar]

2. Pollak, J.T.; Neimark, M.; Connor, J.T.; Davila, G.W. Air-Charged and microtransducer

urodynamic catheters in the evaluation of urethral function. Int. Urogynecol. J. 2004, 15,

124–128. [Google Scholar]

3. Cooper, M.; Fletter, P.; Zaszczurynski, P.; Damaser, M. Comparison of air-charged and

water-filled urodynamic pressure measurement catheters. Neurourol. Urodyn. 2011, 30,


4. Digesu, G.A.; Derpapas, A.; Robshaw, P.; Vijaya, G.; Hendricken, C.; Khullar, V. Are the

measurements of water-filled and air-charged catheters the same in urodynamics? Int.

Urogynecol. J. 2014, 25, 123–130. [Google Scholar]

5. Wang, Q.; Brunner, H.R.; Burnier, M. Determination of cardiac contractility in awake

unsedated mice with a fluid-filled catheter. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2004, 286,

H806–H814. [Google Scholar]

6. Mar, C.E.; Frisbie, J.S. Liquid Filled Low Profile Dilatation Catheter. U.S. Patent 4,793,350,

27 December 1988. [Google Scholar]

7. Goldstein, B.H.; Fifer, C.G.; Armstrong, A.K.; Gelehrter, S.K.; Treadwell, M.C.; van de

Ven, C.; Rocchini, A.P. Use of a pressure guidewire in fetal cardiac intervention for critical

aortic stenosis. Pediatrics 2011, 128, e716–e719. [Google Scholar]

8. Zampi, J.D.; Hirsch, J.C.; Goldstein, B.H.; Armstrong, A.K. Use of a Pressure Guidewire to

Assess Pulmonary Artery Band Adequacy in the Hybrid Stage I Procedure for High-risk

Neonates with Hypoplastic Left Heart Syndrome and Variants. Congenit. Heart Dis. 2013, 8,


9. Anderson, K.M.; Brumwell, D.A. Implantable Dynamic Pressure Transducer System. U.S.

Patent 4,485,813, 4 December 1984. [Google Scholar]

10. Ellozy, S.H.; Carroccio, A.; Lookstein, R.A.; Minor, M.E.; Sheahan, C.M.; Juta, J.; Cha, A.;

Valenzuela, R.; Addis, M.D.; Jacobs, T.S.; et al. First experience in human beings with a

permanently implantable intrasac pressure transducer for monitoring endovascular repair of

abdominal aortic aneurysms. J. Vasc. Surg. 2004, 40, 405–412. [Google Scholar]

11. Abdul Razak, A.H.; Zayegh, A.; Begg, R.K.; Wahab, Y. Foot plantar pressure measurement

system: A review. Sensors2012, 12, 9884–9912. [Google Scholar]

12. Belleville, C. Guidewire with Internal Pressure Sensor. U.S. Patent 14/537,417, 10

November 2014. [Google Scholar]

13. Mitsuhashi, N.; Fujieda, K.; Tamura, T.; Kawamoto, S.; Takagi, T.; Okubo, K.

BodyParts3D: 3D structure database for anatomical concepts. Nucleic Acids Res. 2009, 37,

D782–D785. [Google Scholar]

14. Okubo, K. BodyParts3D. BodyParts3D, by The Database Center for Life Science. Available

online: http://lifesciencedb.jp/bp3d/ accessed on 10 July 2015.

15. Clausen, I.; Glott, T. Development of Clinically Relevant Implantable Pressure Sensors:

Perspectives and Challenges.Sensors 2014, 14, 17686–17702. [Google Scholar]

16. Food and Drug Administration (FDA). Use of International Standard ISO 10993, Biological

Evaluation of Medical Devices Part 1: Evaluation and Testing. Available

online: http://www.fda.gov/downloads/medicaldevices/deviceregulationandguidance/guida

ncedocuments/ucm348890.pdf accessed on 10 July 2015.

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Pressure%20Measurement&author=Tagawa,+T.&author=Tamura,+T.&author=Oberg,+P.A.&publication_year=2011

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Air-Charged%20and%20microtransducer%20urodynamic%20catheters%20in%20the%20evaluation%20of%20urethral%20function&author=Pollak,+J.T.&author=Neimark,+M.&author=Connor,+J.T.&author=Davila,+G.W.&publication_year=2004&journal=Int.+Urogynecol.+J.&volume=15&pages=124%E2%80%93128

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Comparison%20of%20air-charged%20and%20water-filled%20urodynamic%20pressure%20measurement%20catheters&author=Cooper,+M.&author=Fletter,+P.&author=Zaszczurynski,+P.&author=Damaser,+M.&publication_year=2011&journal=Neurourol.+Urodyn.&volume=30&pages=329%E2%80%93334

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Are%20the%20measurements%20of%20water-filled%20and%20air-charged%20catheters%20the%20same%20in%20urodynamics?&author=Digesu,+G.A.&author=Derpapas,+A.&author=Robshaw,+P.&author=Vijaya,+G.&author=Hendricken,+C.&author=Khullar,+V.&publication_year=2014&journal=Int.+Urogynecol.+J.&volume=25&pages=123%E2%80%93130

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Determination%20of%20cardiac%20contractility%20in%20awake%20unsedated%20mice%20with%20a%20fluid-filled%20catheter&author=Wang,+Q.&author=Brunner,+H.R.&author=Burnier,+M.&publication_year=2004&journal=Am.+J.+Physiol.+Heart+Circ.+Physiol.&volume=286&pages=H806%E2%80%93H814

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Liquid%20Filled%20Low%20Profile%20Dilatation%20Catheter&author=Mar,+C.E.&author=Frisbie,+J.S.&publication_year=1988

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Use%20of%20a%20pressure%20guidewire%20in%20fetal%20cardiac%20intervention%20for%20critical%20aortic%20stenosis&author=Goldstein,+B.H.&author=Fifer,+C.G.&author=Armstrong,+A.K.&author=Gelehrter,+S.K.&author=Treadwell,+M.C.&author=van+de+Ven,+C.&author=Rocchini,+A.P.&publication_year=2011&journal=Pediatrics&volume=128&pages=e716%E2%80%93e719

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Use%20of%20a%20Pressure%20Guidewire%20to%20Assess%20Pulmonary%20Artery%20Band%20Adequacy%20in%20the%20Hybrid%20Stage%20I%20Procedure%20for%20High-risk%20Neonates%20with%20Hypoplastic%20Left%20Heart%20Syndrome%20and%20Variants&author=Zampi,+J.D.&author=Hirsch,+J.C.&author=Goldstein,+B.H.&author=Armstrong,+A.K.&publication_year=2013&journal=Congenit.+Heart+Dis.&volume=8&pages=149%E2%80%93158

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Implantable%20Dynamic%20Pressure%20Transducer%20System&author=Anderson,+K.M.&author=Brumwell,+D.A.&publication_year=1984

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=First%20experience%20in%20human%20beings%20with%20a%20permanently%20implantable%20intrasac%20pressure%20transducer%20for%20monitoring%20endovascular%20repair%20of%20abdominal%20aortic%20aneurysms&author=Ellozy,+S.H.&author=Carroccio,+A.&author=Lookstein,+R.A.&author=Minor,+M.E.&author=Sheahan,+C.M.&author=Juta,+J.&author=Cha,+A.&author=Valenzuela,+R.&author=Addis,+M.D.&author=Jacobs,+T.S.&publication_year=2004&journal=J.+Vasc.+Surg.&volume=40&pages=405%E2%80%93412

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Foot%20plantar%20pressure%20measurement%20system:%20A%20review&author=Abdul+Razak,+A.H.&author=Zayegh,+A.&author=Begg,+R.K.&author=Wahab,+Y.&publication_year=2012&journal=Sensors&volume=12&pages=9884%E2%80%939912

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Guidewire%20with%20Internal%20Pressure%20Sensor&author=Belleville,+C.&publication_year=2014

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=BodyParts3D:%203D%20structure%20database%20for%20anatomical%20concepts&author=Mitsuhashi,+N.&author=Fujieda,+K.&author=Tamura,+T.&author=Kawamoto,+S.&author=Takagi,+T.&author=Okubo,+K.&publication_year=2009&journal=Nucleic+Acids+Res.&volume=37&pages=D782%E2%80%93D785

http://lifesciencedb.jp/bp3d/

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Development%20of%20Clinically%20Relevant%20Implantable%20Pressure%20Sensors:%20Perspectives%20and%20Challenges&author=Clausen,+I.&author=Glott,+T.&publication_year=2014&journal=Sensors&volume=14&pages=17686%E2%80%9317702

http://www.fda.gov/downloads/medicaldevices/deviceregulationandguidance/guidancedocuments/ucm348890.pdf

http://www.fda.gov/downloads/medicaldevices/deviceregulationandguidance/guidancedocuments/ucm348890.pdf

90

17. International Standardization Organization. ISO 13485:2003 Medical Devices—Quality

Management Systems—Requirements for Regulatory Purposes; International Organization

for Standardization: Geneva, Switzerland, 2003. Available

online: http://www.iso.org/iso/catalogue_detail?csnumber=36786 accessed on 1 May 2015.

18. International Standardization Organization. Non-Invasive Sphygmomanometers-Part 2:

Clinical Validation of Automated Measurement Type. Available

online: http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_ics/catalogue_detail_ics.htm?csnu

mber=50814 accessed on 14 July 2015.

19. Date, P. Approved American National Standards; ANSI: Washington, DC, USA, 2015.

[Google Scholar]

20. ANSI/AAMI, Manual, Electronic or Automated Sphygmomanometers; Technical Report;

ANSI/AAMI: Arlington, VA, USA, 2003.

21. ANSI/AAMI, ANSI/AAMI BP22: 1994 Blood Pressure Transducers; Technical Report;

AAMI: Arlington, VA, USA, 1994.

22. Chobanian, A.V.; Bakris, G.L.; Black, H.R.; Cushman, W.C.; Green, L.A.; Izzo, J.L., Jr.;

Jones, D.W.; Materson, B.J.; Oparil, S.; Wright, J.T., Jr.; et al. The seventh report of the

joint national committee on prevention, detection, evaluation, and treatment of high blood

pressure: The JNC 7 report. JAMA 2003, 289, 2560–2571. [Google Scholar]

23. Baura, G. Blood pressure monitors. In Medical Device Technologies: A Systems Based

Overview Using Engineering Standards; Academic Press: Waltham, MA, USA, 2011;

Chapter 7. [Google Scholar]

24. Hall, J.E. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology; Elsevier Health Sciences:

Waltham, MA,USA, 2010. [Google Scholar]

25. Nyquist, H. Certain Topics in Telegraph Transmission Theory. Trans. Am. Inst. Electr.

Eng. 1928, 47, 617–644. [Google Scholar]

26. Baura, G. Diagnosis and therapy. In Medical Device Technologies: A Systems Based

Overview Using Engineering Standards; Academic Press: Waltham, MA, USA, 2011;

Chapter 1. [Google Scholar]

27. Gardner, R.M. Direct blood pressure measurement-dynamic response

requirements. Anesthesiology 1981, 54, 227–236. [Google Scholar]

28. Schafer, W.; Abrams, P.; Liao, L.; Mattiasson, A.; Pesce, F.; Spangberg, A.; Sterling, A.M.;

Zinner, N.R.; Kerrebroeck, P.V. Good urodynamic practices: Uroflowmetry, filling

cystometry, and pressure-flow studies. Neurourol. Urodyn.2002, 21, 261–274. [Google

Scholar]

29. Griffiths, D.; Hofner, K.; van Mastrigt, R.; Rollema, H.J.; Spangberg, A.; Glaeson, D.

Standardization of terminology of lower urinary tract function: Pressure-Flow studies of

voiding, urethral resistance, and urethral obstruction.Neurourol. Urodyn. 1997, 16, 1–18.

[Google Scholar]

30. Rowant, D.; James, E.D.; Kramer, A.E.; Sterling, A.M.; Suhel, P.F. Urodynamic equipment:

Technical aspects. J. Med. Eng. Technol. 1987, 11, 57–64. [Google Scholar]

31. Abrams, P.; Cardozo, L.; Fall, M.; Griffiths, D.; Rosier, P.; Ulmsten, U.; van Kerrebroeck,

P.; Victor, A.; Wein, A. The standardisation of terminology of lower urinary tract function:

Report from the standardisation sub-committee of the international continence society. Am.

J. Obstet. Gynecol. 2002, 187, 116–126. [Google Scholar]

32. ANSI/AAMI, ANSI/AAMI NS28: 1988 (R2010) Intracranial Pressure Monitoring Device;

Technical Report; ANSI7AAMI/ISO: Arlington, VA, USA, 2010.

http://www.iso.org/iso/catalogue_detail?csnumber=36786

http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_ics/catalogue_detail_ics.htm?csnumber=50814

http://www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_ics/catalogue_detail_ics.htm?csnumber=50814

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Approved+American+National+Standards&author=Date,+P.&publication_year=2015

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=The%20seventh%20report%20of%20the%20joint%20national%20committee%20on%20prevention,%20detection,%20evaluation,%20and%20treatment%20of%20high%20blood%20pressure:%20The%20JNC%207%20report&author=Chobanian,+A.V.&author=Bakris,+G.L.&author=Black,+H.R.&author=Cushman,+W.C.&author=Green,+L.A.&author=Izzo,+J.L.,+Jr.&author=Jones,+D.W.&author=Materson,+B.J.&author=Oparil,+S.&author=Wright,+J.T.,+Jr.&publication_year=2003&journal=JAMA&volume=289&pages=2560%E2%80%932571

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Blood%20pressure%20monitors&author=Baura,+G.&publication_year=2011

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Guyton+and+Hall+Textbook+of+Medical+Physiology&author=Hall,+J.E.&publication_year=2010

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Certain%20Topics%20in%20Telegraph%20Transmission%20Theory&author=Nyquist,+H.&publication_year=1928&journal=Trans.+Am.+Inst.+Electr.+Eng.&volume=47&pages=617%E2%80%93644

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Diagnosis%20and%20therapy&author=Baura,+G.&publication_year=2011

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Direct%20blood%20pressure%20measurement-dynamic%20response%20requirements&author=Gardner,+R.M.&publication_year=1981&journal=Anesthesiology&volume=54&pages=227%E2%80%93236

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Good%20urodynamic%20practices:%20Uroflowmetry,%20filling%20cystometry,%20and%20pressure-flow%20studies&author=Schafer,+W.&author=Abrams,+P.&author=Liao,+L.&author=Mattiasson,+A.&author=Pesce,+F.&author=Spangberg,+A.&author=Sterling,+A.M.&author=Zinner,+N.R.&author=Kerrebroeck,+P.V.&publication_year=2002&journal=Neurourol.+Urodyn.&volume=21&pages=261%E2%80%93274

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Good%20urodynamic%20practices:%20Uroflowmetry,%20filling%20cystometry,%20and%20pressure-flow%20studies&author=Schafer,+W.&author=Abrams,+P.&author=Liao,+L.&author=Mattiasson,+A.&author=Pesce,+F.&author=Spangberg,+A.&author=Sterling,+A.M.&author=Zinner,+N.R.&author=Kerrebroeck,+P.V.&publication_year=2002&journal=Neurourol.+Urodyn.&volume=21&pages=261%E2%80%93274

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Standardization%20of%20terminology%20of%20lower%20urinary%20tract%20function:%20Pressure-Flow%20studies%20of%20voiding,%20urethral%20resistance,%20and%20urethral%20obstruction&author=Griffiths,+D.&author=Hofner,+K.&author=van+Mastrigt,+R.&author=Rollema,+H.J.&author=Spangberg,+A.&author=Glaeson,+D.&publication_year=1997&journal=Neurourol.+Urodyn.&volume=16&pages=1%E2%80%9318

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Urodynamic%20equipment:%20Technical%20aspects&author=Rowant,+D.&author=James,+E.D.&author=Kramer,+A.E.&author=Sterling,+A.M.&author=Suhel,+P.F.&publication_year=1987&journal=J.+Med.+Eng.+Technol.&volume=11&pages=57%E2%80%9364

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=The%20standardisation%20of%20terminology%20of%20lower%20urinary%20tract%20function:%20Report%20from%20the%20standardisation%20sub-committee%20of%20the%20international%20continence%20society&author=Abrams,+P.&author=Cardozo,+L.&author=Fall,+M.&author=Griffiths,+D.&author=Rosier,+P.&author=Ulmsten,+U.&author=van+Kerrebroeck,+P.&author=Victor,+A.&author=Wein,+A.&publication_year=2002&journal=Am.+J.+Obstet.+Gynecol.&volume=187&pages=116%E2%80%93126

91

33. Andrews, P.J.; Citerio, G.; Longhi, L.; Polderman, K.; Sahuquillo, J.; Vajkoczy, P. Care,

N.I. of the European Society of Intensive Care Medicine, E.M.N.S. NICEM consensus on

neurological monitoring in acute neurological disease.Intensiv. Care Med. 2008, 54, 1362–

1370. [Google Scholar]

34. Frey, U.; Stocks, J.; Coates, A.; Sly, P.; Bates, J. Specifications for equipment used for infant

pulmonary function testing. ERS/ATS task force on standards for infant respiratory function

testing. European respiratory society/American thoracic society. Eur. Respir. J. 2000, 16,


35. Kharitonov, S.; Alving, K.; Barnes, P. Exhaled and nasal nitric oxide measurements:

Recommendations. Eur. Respir. J.1997, 10, 1683–1693. [Google Scholar]

36. Bensenor, RE.; Vieira, J.E.; Auler, J.O.C., Jr. Guidelines for inspiratory flow setting when

measuring the pressure-volume relationship. Anesth. Analg. 2003, 97, 145–150. [Google

Scholar]

37. Rao, S.S.C.; Azpiroz, F.; Diamant, N.; Enck, P.; Tougas, G.; Wald, A. Minimum standards

of anorectal manometry.Neurogastroenterol. Motil. 2002, 14, 553–559. [Google Scholar]

38. Coss-Adame, E.; Rao, S.S.; Valestin, J.; Ali-Azamar, A.; Remes-Troche, J.M. Accuracy and

Reproducibility of High-definition Anorectal Manometry and Pressure Topography

Analyses in Healthy Subjects. Clin. Gastroenterol. Hepatol.2015, 13, 1143–1150. [Google

Scholar]

39. Weinreb, R.N.; Brandt, J.D.; Garway-Heath, D.; Medeiros, F. Intraocular Pressure; Kugler

Publications: Amsterdam, Netherlands, 2007; Volume 4. [Google Scholar]

40. ISO, ISO-8612: Ophthalmic Instruments—Tonometers; International Organization for

Standardization: Geneva, Switzerland, 2009.

41. ISO, ISO-14242-2: Implants for Surgery—Wear of Total Hip-Joint Prostheses—Part 2:

Methods of Measurement; International Organization for Standardization: Geneva,

Switzerland, 2000.

42. National Honor Society (NHS), Buyers Guide-Urodynamic Systems-CEP08045; Technical

Report; NHS Purchasing and Supply Agency: Pittsburgh, PA, USA, 2008.

43. Wilson, J.S. Pressure measurement: Principles and practice. Sensors 2003, 20, 19–37.

[Google Scholar]

44. Swanson, R.H. A Low-Cost Instrument to Measure Temperature or Resistance Accurately;

Rocky Mountain Forest and Range Experiment Station, Forest Service, US Department of

Agriculture: Washington, DC, USA, 1967; Volume 80. [Google Scholar]

45. Stefanescu, D. Wheatstone Bridge—The Basic Circuit for Strain Gauge Force Transducers.

In Handbook of Force Transducers; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 2011; pp. 347–


46. Ahn, W.; Bahk, J.H.; Lim, Y.J. The “gauge” system for the medical use. Anesth.

Analg. 2002, 95. [Google Scholar] [CrossRef]

47. Kucklick, T.R. The Medical Device R&D Handbook; CRC Press: Boca Raton, FL, USA,


48. Components, J.M.M. Precious Metals—Tubing; Technical Report; Johnson Matthey

Medical Components: West Chester, IL, USA, 2015. [Google Scholar]

49. Weisz, M.; Johnston, V. Common errors in clinical measurement. Anaesth. Intensiv. Care

Med. 2014, 15, 533–536. [Google Scholar]

50. Merit Sensor, The Merit Sensor Blood Pressure Sensor; Merit Sensor: South Jordan, UT,

USA, 2015.

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=NICEM%20consensus%20on%20neurological%20monitoring%20in%20acute%20neurological%20disease&author=Andrews,+P.J.&author=Citerio,+G.&author=Longhi,+L.&author=Polderman,+K.&author=Sahuquillo,+J.&author=Vajkoczy,+P.&publication_year=2008&journal=Intensiv.+Care+Med.&volume=54&pages=1362%E2%80%931370

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Specifications%20for%20equipment%20used%20for%20infant%20pulmonary%20function%20testing.%20ERS/ATS%20task%20force%20on%20standards%20for%20infant%20respiratory%20function%20testing.%20European%20respiratory%20society/American%20thoracic%20society&author=Frey,+U.&author=Stocks,+J.&author=Coates,+A.&author=Sly,+P.&author=Bates,+J.&publication_year=2000&journal=Eur.+Respir.+J.&volume=16&pages=731%E2%80%93740

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Exhaled%20and%20nasal%20nitric%20oxide%20measurements:%20Recommendations&author=Kharitonov,+S.&author=Alving,+K.&author=Barnes,+P.&publication_year=1997&journal=Eur.+Respir.+J.&volume=10&pages=1683%E2%80%931693

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Guidelines%20for%20inspiratory%20flow%20setting%20when%20measuring%20the%20pressure-volume%20relationship&author=Bensenor,+RE.&author=Vieira,+J.E.&author=Auler,+J.O.C.,+Jr.&publication_year=2003&journal=Anesth.+Analg.&volume=97&pages=145%E2%80%93150

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Guidelines%20for%20inspiratory%20flow%20setting%20when%20measuring%20the%20pressure-volume%20relationship&author=Bensenor,+RE.&author=Vieira,+J.E.&author=Auler,+J.O.C.,+Jr.&publication_year=2003&journal=Anesth.+Analg.&volume=97&pages=145%E2%80%93150

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Minimum%20standards%20of%20anorectal%20manometry&author=Rao,+S.S.C.&author=Azpiroz,+F.&author=Diamant,+N.&author=Enck,+P.&author=Tougas,+G.&author=Wald,+A.&publication_year=2002&journal=Neurogastroenterol.+Motil.&volume=14&pages=553%E2%80%93559

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Accuracy%20and%20Reproducibility%20of%20High-definition%20Anorectal%20Manometry%20and%20Pressure%20Topography%20Analyses%20in%20Healthy%20Subjects&author=Coss-Adame,+E.&author=Rao,+S.S.&author=Valestin,+J.&author=Ali-Azamar,+A.&author=Remes-Troche,+J.M.&publication_year=2015&journal=Clin.+Gastroenterol.+Hepatol.&volume=13&pages=1143%E2%80%931150

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Accuracy%20and%20Reproducibility%20of%20High-definition%20Anorectal%20Manometry%20and%20Pressure%20Topography%20Analyses%20in%20Healthy%20Subjects&author=Coss-Adame,+E.&author=Rao,+S.S.&author=Valestin,+J.&author=Ali-Azamar,+A.&author=Remes-Troche,+J.M.&publication_year=2015&journal=Clin.+Gastroenterol.+Hepatol.&volume=13&pages=1143%E2%80%931150

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Intraocular+Pressure&author=Weinreb,+R.N.&author=Brandt,+J.D.&author=Garway-Heath,+D.&author=Medeiros,+F.&publication_year=2007

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Pressure%20measurement:%20Principles%20and%20practice&author=Wilson,+J.S.&publication_year=2003&journal=Sensors&volume=20&pages=19%E2%80%9337

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=A+Low-Cost+Instrument+to+Measure+Temperature+or+Resistance+Accurately&author=Swanson,+R.H.&publication_year=1967

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Wheatstone%20Bridge%E2%80%94The%20Basic%20Circuit%20for%20Strain%20Gauge%20Force%20Transducers&author=Stefanescu,+D.&publication_year=2011&pages=347%E2%80%93360

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=The%20%E2%80%9Cgauge%E2%80%9D%20system%20for%20the%20medical%20use&author=Ahn,+W.&author=Bahk,+J.H.&author=Lim,+Y.J.&publication_year=2002&journal=Anesth.+Analg.&volume=95&doi=10.1213/00000539-200210000-00076

http://dx.doi.org/10.1213/00000539-200210000-00076

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=The+Medical+Device+R&D+Handbook&author=Kucklick,+T.R.&publication_year=2012

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Precious+Metals%E2%80%94Tubing&author=Components,+J.M.M.&publication_year=2015

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Common%20errors%20in%20clinical%20measurement&author=Weisz,+M.&author=Johnston,+V.&publication_year=2014&journal=Anaesth.+Intensiv.+Care+Med.&volume=15&pages=533%E2%80%93536

92

51. Elcam Medical. Elcam Disposable Integrated Pressure Transducer Is Indicated for Pressure

Sensing During Clinically Invasive Procedures. Available

online: http://www.elcam.co.il/pdf/pdf_brochure/Sense-IT(IPT)_2013.pdf accessed on 3

May 2015.

52. Mems cap, SP854 Biomedical Pressure Transducer; Memscap Solutions: Crolles, France,

2012.

53. Measurement Specialties Inc, Pressure Sensor—1620; Measurement Specialties Inc.:

Hampton, VA, USA, 2014.

54. Laine, S. FDA Approves First Implantable Wireless Device with Remote Monitoring to

Measure Pulmonary Artery Pressure in Certain Heart Failure Patients. FDA, 2014. Available

online: http://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm399024.htm

accessed on 1 May 2015. [Google Scholar]

55. Roriz, P.; Ramos, A.; Santos, J.L.; Simões, J.A. Fiber optic intensity-modulated sensors: A

review in biomechanics.Photonic Sens. 2012, 2, 315–330. [Google Scholar]

56. Faria, J.B. A theoretical analysis of the bifurcated fiber bundle displacement sensor. IEEE

Trans. Instrum. Meas. 1998,47, 742–747. [Google Scholar]

57. Brandao Faria, J. Modeling the Y-branched optical fiber bundle displacement sensor using

a quasi-Gaussian beam approach. Microw. Opt. Technol. Lett. 2000, 25, 138–141. [Google

Scholar]

58. Lekholm, A.; Lindström, L. Optoelectronic transducer for intravascular measurements of

pressure variations. Med. Biol. Eng. 1969, 7, 333–335. [Google Scholar]

59. Lindstrom, L.H. Miniaturized pressure transducer intended for intravascular use. IEEE

Trans. Biomed. Eng. 1970, BME-17, 207–219. [Google Scholar]

60. Matsumoto, H.; Saegusa, M.; Saito, K.; Mizoi, K. The development of a fibre optic catheter

tip pressure transducer. J. Med. Eng. Technol. 1978, 2, 239–242. [Google Scholar]

61. Crenshaw, A.G.; Styf, J.R.; Mubarak, S.J.; Hargens, A.R. A new “transducer-tipped” fiber

optic catheter for measuring intramuscular pressures. J. Orthop. Res. 1990, 8, 464–468.

[Google Scholar]

62. Shi, W. Fiber Optic Intravascular Blood Pressure Transducer. U.S. Patent 4,991,590, 12

February 1991. [Google Scholar]

63. Dianov, E.M.; Belovolov, M.I.; Bubnov, M.M.; Semenov, S.L. Fiber-Optic Pressure Sensor,

Variants and Method for Producing A Resilient Membrane. U.S. Patent 6,539,136, 25 March


64. Little, R.L.; Fiber, Optic. Pressure Transducer. U.S. Patent 5,005,584, 9 April 1991. [Google

Scholar]

65. Fine, I.; Sternberg, A.; Katz, Y.; Goldinov, L.; Rapoport, B. Sensor, Method and Device for

Optical Blood Oximetry. U.S. Patent 6,031,603, 29 February 2000. [Google Scholar]

66. Purdy, P.D.; Nair, A.; Pham, P.P.; Ramzipoor, K.; Bashiri, M.; Eder, J.C. Introducer Sheath.

U.S. Patent 7,011,647, 14 March 2006. [Google Scholar]

67. Gelabert-Gonzalez, M.; Ginesta-Galan, V.; Sernamito-Garcia, R.; Allut, A.; Bandin-

Dieguez, J.; Rumbo, R. The Camino Intracranial Pressure Device in Clinical Practice.

Assessment in a 1000 Cases. Acta Neurochir. 2006, 148, 435–441. [Google Scholar]

68. Münch, E.; Weigel, R.; Schmiedek, P.; Schürer, L. The Camino intracranial pressure device

in clinical practice: Reliability, handling characteristics and complications. Acta

Neurochir. 1998, 140, 1113–1120. [Google Scholar]

http://www.elcam.co.il/pdf/pdf_brochure/Sense-IT(IPT)_2013.pdf

http://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm399024.htm

http://www.fda.gov/NewsEvents/Newsroom/PressAnnouncements/ucm399024.htm

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=FDA%20Approves%20First%20Implantable%20Wireless%20Device%20with%20Remote%20Monitoring%20to%20Measure%20Pulmonary%20Artery%20Pressure%20in%20Certain%20Heart%20Failure%20Patients&author=Laine,+S.&publication_year=2014

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber%20optic%20intensity-modulated%20sensors:%20A%20review%20in%20biomechanics&author=Roriz,+P.&author=Ramos,+A.&author=Santos,+J.L.&author=Sim%C3%B5es,+J.A.&publication_year=2012&journal=Photonic+Sens.&volume=2&pages=315%E2%80%93330

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=A%20theoretical%20analysis%20of%20the%20bifurcated%20fiber%20bundle%20displacement%20sensor&author=Faria,+J.B.&publication_year=1998&journal=IEEE+Trans.+Instrum.+Meas.&volume=47&pages=742%E2%80%93747

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Modeling%20the%20Y-branched%20optical%20fiber%20bundle%20displacement%20sensor%20using%20a%20quasi-Gaussian%20beam%20approach&author=Brandao+Faria,+J.&publication_year=2000&journal=Microw.+Opt.+Technol.+Lett.&volume=25&pages=138%E2%80%93141

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Modeling%20the%20Y-branched%20optical%20fiber%20bundle%20displacement%20sensor%20using%20a%20quasi-Gaussian%20beam%20approach&author=Brandao+Faria,+J.&publication_year=2000&journal=Microw.+Opt.+Technol.+Lett.&volume=25&pages=138%E2%80%93141

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Optoelectronic%20transducer%20for%20intravascular%20measurements%20of%20pressure%20variations&author=Lekholm,+A.&author=Lindstr%C3%B6m,+L.&publication_year=1969&journal=Med.+Biol.+Eng.&volume=7&pages=333%E2%80%93335

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Miniaturized%20pressure%20transducer%20intended%20for%20intravascular%20use&author=Lindstrom,+L.H.&publication_year=1970&journal=IEEE+Trans.+Biomed.+Eng.&volume=BME-17&pages=207%E2%80%93219

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=The%20development%20of%20a%20fibre%20optic%20catheter%20tip%20pressure%20transducer&author=Matsumoto,+H.&author=Saegusa,+M.&author=Saito,+K.&author=Mizoi,+K.&publication_year=1978&journal=J.+Med.+Eng.+Technol.&volume=2&pages=239%E2%80%93242

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=A%20new%20%E2%80%9Ctransducer-tipped%E2%80%9D%20fiber%20optic%20catheter%20for%20measuring%20intramuscular%20pressures&author=Crenshaw,+A.G.&author=Styf,+J.R.&author=Mubarak,+S.J.&author=Hargens,+A.R.&publication_year=1990&journal=J.+Orthop.+Res.&volume=8&pages=464%E2%80%93468

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber%20Optic%20Intravascular%20Blood%20Pressure%20Transducer&author=Shi,+W.&publication_year=1991

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber-Optic%20Pressure%20Sensor,%20Variants%20and%20Method%20for%20Producing%20A%20Resilient%20Membrane&author=Dianov,+E.M.&author=Belovolov,+M.I.&author=Bubnov,+M.M.&author=Semenov,+S.L.&publication_year=2003

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Pressure%20Transducer&author=Little,+R.L.&author=Fiber,+Optic&publication_year=1991

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Pressure%20Transducer&author=Little,+R.L.&author=Fiber,+Optic&publication_year=1991

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Sensor,%20Method%20and%20Device%20for%20Optical%20Blood%20Oximetry&author=Fine,+I.&author=Sternberg,+A.&author=Katz,+Y.&author=Goldinov,+L.&author=Rapoport,+B.&publication_year=2000

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Introducer%20Sheath&author=Purdy,+P.D.&author=Nair,+A.&author=Pham,+P.P.&author=Ramzipoor,+K.&author=Bashiri,+M.&author=Eder,+J.C.&publication_year=2006

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=The%20Camino%20Intracranial%20Pressure%20Device%20in%20Clinical%20Practice.%20Assessment%20in%20a%201000%20Cases&author=Gelabert-Gonzalez,+M.&author=Ginesta-Galan,+V.&author=Sernamito-Garcia,+R.&author=Allut,+A.&author=Bandin-Dieguez,+J.&author=Rumbo,+R.&publication_year=2006&journal=Acta+Neurochir.&volume=148&pages=435%E2%80%93441

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=The%20Camino%20intracranial%20pressure%20device%20in%20clinical%20practice:%20Reliability,%20handling%20characteristics%20and%20complications&author=M%C3%BCnch,+E.&author=Weigel,+R.&author=Schmiedek,+P.&author=Sch%C3%BCrer,+L.&publication_year=1998&journal=Acta+Neurochir.&volume=140&pages=1113%E2%80%931120

93

69. Martínez-Mañas, R.M.; Santamarta, D.; de Campos, J.M.; Ferrer, E. Camino® intracranial

pressure monitor: Prospective study of accuracy and complications. J. Neurol. Neurosurg.

Psychiatry 2000, 69, 82–86. [Google Scholar]

70. Taffoni, F.; Formica, D.; Saccomandi, P.; Pino, G.D.; Schena, E. Optical fiber-based MR-

compatible sensors for medical applications: An overview. Sensors 2013, 13, 14105–14120.

[Google Scholar]

71. Hazarika, D.; Pegu, D. Micro-Controller based air pressure monitoring instrumentation

system using optical fibers as sensor. Opt. Fiber Technol. 2013, 19, 83–87. [Google Scholar]

72. Johnson, D. Novel Optical Fibers-Draw-tower process creates high-quality FBG

arrays. Laser Focus World 2012, 48, 53. [Google Scholar]

73. Lindner, E.; Mörbitz, J.; Chojetzki, C.; Becker, M.; Braückner, S.; Schuster, K.; Rothhardt,

M.; Willsch, R.; Bartelt, H. Tailored draw tower fiber Bragg gratings for various sensing

applications. In Proc. SPIE; 2012; Volume 8351. [Google Scholar] [CrossRef]

74. Rao, Y.J. Recent progress in fiber-optic extrinsic Fabry-Perot interferometric sensors. Opt.

Fiber Technol. 2006, 12, 227–237. [Google Scholar]

75. Udd, E.; Spillman, W.B., Jr. Fiber Optic Sensors: An Introduction for Engineers and

Scientists; John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, USA, 2011. [Google Scholar]

76. Lindner, E.; Canning, J.; Chojetzki, C.; Brückner, S.; Becker, M.; Rothhardt, M.; Bartelt, H.

Post-hydrogen-loaded draw tower fiber Bragg gratings and their thermal regeneration. Appl.

Opt. 2011, 50, 2519–2522. [Google Scholar]

77. Othonos, A.; Kalli, K. Fiber Bragg Gratings: Fundamentals and Applications in

Telecommunications and Sensing; Artech House: Norwood, WI, USA, 1999. [Google

Scholar]

78. Hill, K.O.; Meltz, G. Fiber Bragg Grating Technology Fundamentals and Overview. J.

Lightw. Technol. 1997, 15, 1263–1276. [Google Scholar]

79. Lee, B. Review of the present status of optical fiber sensors. Opt. Fiber Technol. 2003, 9,


80. Rao, Y.J. In-fibre Bragg grating sensors. Meas. Sci. Technol. 1997, 8. [Google Scholar]

[CrossRef]

81. LUNA. Optical Backscatter Reflectometer Model OBR 4600. Available

online: http://lunainc.com/wp-content/uploads/2014/05/OBR4600_Data-Sheet_Rev-

05.pdf accessed on 11 May 2015.

82. Froggatt, M.E.; Gifford, D.K.; Kreger, S.; Wolfe, M.; Soller, B.J. Characterization of

polarization-maintaining fiber using high-sensitivity optical-frequency-domain

reflectometry. J. Lightw. Technol. 2006, 24, 4149–4154. [Google Scholar]

83. Bremer, K.; Leen, G.; Lewis, E.; Moss, B.; Lochmann, S.; Mueller, I. Pressure Sensor With

an Interferometric Sensor and an in-Fiber Bragg Grating Reference Sensor. U.S. Patent

8,764,678, 1 July 2014. [Google Scholar]

84. Bae, H.; Yu, M. Miniature Fabry-Perot pressure sensor created by using UV-molding

process with an optical fiber based mold. Opt. Express 2012, 20, 14573–14583. [Google

Scholar]

85. Poeggel, S.; Leen, G.; Bremer, K.; Lewis, E. Miniature Optical fiber combined pressure-and

temperature sensor for medical applications. Proceedings of the 2012 IEEE Sensors, Taipei,

Taiwan, 28–31 October 2012; pp. 1–4.

86. Tosi, D.; Macchi, E.G.; Braschi, G.; Cigada, A.; Gallati, M.; Rossi, S.; Poeggel, S.; Leen,

G.; Lewis, E. Fiber-optic combined FPI/FBG sensors for monitoring of radio-frequency

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Camino%C2%AE%20intracranial%20pressure%20monitor:%20Prospective%20study%20of%20accuracy%20and%20complications&author=Mart%C3%ADnez-Ma%C3%B1as,+R.M.&author=Santamarta,+D.&author=de+Campos,+J.M.&author=Ferrer,+E.&publication_year=2000&journal=J.+Neurol.+Neurosurg.+Psychiatry&volume=69&pages=82%E2%80%9386

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Optical%20fiber-based%20MR-compatible%20sensors%20for%20medical%20applications:%20An%20overview&author=Taffoni,+F.&author=Formica,+D.&author=Saccomandi,+P.&author=Pino,+G.D.&author=Schena,+E.&publication_year=2013&journal=Sensors&volume=13&pages=14105%E2%80%9314120

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Micro-Controller%20based%20air%20pressure%20monitoring%20instrumentation%20system%20using%20optical%20fibers%20as%20sensor&author=Hazarika,+D.&author=Pegu,+D.&publication_year=2013&journal=Opt.+Fiber+Technol.&volume=19&pages=83%E2%80%9387

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Novel%20Optical%20Fibers-Draw-tower%20process%20creates%20high-quality%20FBG%20arrays&author=Johnson,+D.&publication_year=2012&journal=Laser+Focus+World&volume=48&pages=53

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Tailored%20draw%20tower%20fiber%20Bragg%20gratings%20for%20various%20sensing%20applications&author=Lindner,+E.&author=M%C3%B6rbitz,+J.&author=Chojetzki,+C.&author=Becker,+M.&author=Bra%C3%BCckner,+S.&author=Schuster,+K.&author=Rothhardt,+M.&author=Willsch,+R.&author=Bartelt,+H.&publication_year=2012

http://dx.doi.org/10.1117/12.913625

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Recent%20progress%20in%20fiber-optic%20extrinsic%20Fabry-Perot%20interferometric%20sensors&author=Rao,+Y.J.&publication_year=2006&journal=Opt.+Fiber+Technol.&volume=12&pages=227%E2%80%93237

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber+Optic+Sensors:+An+Introduction+for+Engineers+and+Scientists&author=Udd,+E.&author=Spillman,+W.B.,+Jr.&publication_year=2011

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Post-hydrogen-loaded%20draw%20tower%20fiber%20Bragg%20gratings%20and%20their%20thermal%20regeneration&author=Lindner,+E.&author=Canning,+J.&author=Chojetzki,+C.&author=Br%C3%BCckner,+S.&author=Becker,+M.&author=Rothhardt,+M.&author=Bartelt,+H.&publication_year=2011&journal=Appl.+Opt.&volume=50&pages=2519%E2%80%932522

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber+Bragg+Gratings:+Fundamentals+and+Applications+in+Telecommunications+and+Sensing&author=Othonos,+A.&author=Kalli,+K.&publication_year=1999

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber+Bragg+Gratings:+Fundamentals+and+Applications+in+Telecommunications+and+Sensing&author=Othonos,+A.&author=Kalli,+K.&publication_year=1999

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber%20Bragg%20Grating%20Technology%20Fundamentals%20and%20Overview&author=Hill,+K.O.&author=Meltz,+G.&publication_year=1997&journal=J.+Lightw.+Technol.&volume=15&pages=1263%E2%80%931276

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Review%20of%20the%20present%20status%20of%20optical%20fiber%20sensors&author=Lee,+B.&publication_year=2003&journal=Opt.+Fiber+Technol.&volume=9&pages=57%E2%80%9379

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=In-fibre%20Bragg%20grating%20sensors&author=Rao,+Y.J.&publication_year=1997&journal=Meas.+Sci.+Technol.&volume=8&doi=10.1088/0957-0233/8/4/002

http://dx.doi.org/10.1088/0957-0233/8/4/002

http://lunainc.com/wp-content/uploads/2014/05/OBR4600_Data-Sheet_Rev-05.pdf

http://lunainc.com/wp-content/uploads/2014/05/OBR4600_Data-Sheet_Rev-05.pdf

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Characterization%20of%20polarization-maintaining%20fiber%20using%20high-sensitivity%20optical-frequency-domain%20reflectometry&author=Froggatt,+M.E.&author=Gifford,+D.K.&author=Kreger,+S.&author=Wolfe,+M.&author=Soller,+B.J.&publication_year=2006&journal=J.+Lightw.+Technol.&volume=24&pages=4149%E2%80%934154

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Pressure%20Sensor%20With%20an%20Interferometric%20Sensor%20and%20an%20in-Fiber%20Bragg%20Grating%20Reference%20Sensor&author=Bremer,+K.&author=Leen,+G.&author=Lewis,+E.&author=Moss,+B.&author=Lochmann,+S.&author=Mueller,+I.&publication_year=2014

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Miniature%20Fabry-Perot%20pressure%20sensor%20created%20by%20using%20UV-molding%20process%20with%20an%20optical%20fiber%20based%20mold&author=Bae,+H.&author=Yu,+M.&publication_year=2012&journal=Opt.+Express&volume=20&pages=14573%E2%80%9314583

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Miniature%20Fabry-Perot%20pressure%20sensor%20created%20by%20using%20UV-molding%20process%20with%20an%20optical%20fiber%20based%20mold&author=Bae,+H.&author=Yu,+M.&publication_year=2012&journal=Opt.+Express&volume=20&pages=14573%E2%80%9314583

94

thermal ablation of liver tumors: Ex vivo experiments.Appl. Opt. 2014, 53, 2136–2144.

[Google Scholar]

87. Poeggel, S.; Tosi, D.; Fusco, F.; Ippolito, J.; Lupoli, L.; Mirone, V.; Sannino, S.; Leen, G.;

Lewis, E. Fiber-Optic EFPI Pressure Sensors for In Vivo Urodynamic Analysis. IEEE Sens.

J. 2014, 14, 2335–2340. [Google Scholar]

88. Opsens. LifeSens. OpSens, IMP0030 LIFESENS Rev 2.0. Available

online: http://www.opsens.com/pdf/products/LifeSens Rev 2_0.pdf accessed on 5 May

2015.

89. Taffoni, F.; Formica, D.; Saccomandi, P.; Pino, G.D.; Schena, E. Optical fiber-based MR-

compatible sensors for medical applications: An overview. Sensors 2013, 13, 14105–14120.

[Google Scholar]

90. Rao, Y.J.; Jackson, D. Recent progress in fibre optic low-coherence interferometry. Meas.

Sci. Technol. 1996, 7, 981–999. [Google Scholar]

91. Lee, B.H.; Kim, Y.H.; Park, K.S.; Eom, J.B.; Kim, M.J.; Rho, B.S.; Choi, H.Y.

Interferometric fiber optic sensors. Sensors2012, 12, 2467–2486. [Google Scholar]

92. Fabry, C.; Perot, A. Mesure de petites épaisseurs en valeur absolue. Comptes

Rendus 1896, 123, 855–858. [Google Scholar]

93. Mishra, V.; Singh, N.; Tiwari, U.; Kapur, P. Fiber grating sensors in medicine: Current and

emerging applications.Sens. Actuators A Phys 2011, 167, 279–290. [Google Scholar]

94. Roriz, P.; Frazao, O.; Lobo-Ribeiro, A.B.; Santos, J.L.; Simoes, J.A. Review of fiber-optic

pressure sensors for biomedical and biomechanical applications. J. Biomed. Opt. 2013, 18.

[Google Scholar] [CrossRef]

95. Islam, M.R.; Ali, M.M.; Lai, M.H.; Lim, K.S.; Ahmad, H. Chronology of Fabry-Perot

Interferometer Fiber-Optic Sensors and Their Applications: A Review. Sensors 2014, 14,


96. Qi, B.; Pickrell, G.R.; Xu, J.; Zhang, P.; Duan, Y.; Peng, W.; Huang, Z.; Huo, W.; Xiao, H.;

May, R.G.; et al. Novel data processing techniques for dispersive white light

interferometer. Opt. Eng. 2003, 42, 3165–3171. [Google Scholar]

97. Chen, L.; Chan, C.; Yuan, W.; Goh, S.; Sun, J. High performance chitosan diaphragm-based

fiber-optic acoustic sensor.Sens. Actuators A Phys. 2010, 163, 42–47. [Google Scholar]

98. Xu, K.; Ren, D.; Shi, X.; Li, C.; Lu, W.; Lu, L.; Lu, L.; Yu, B. High-sensitivity Fabry-Perot

interferometric pressure sensor based on a nanothick silver diaphragm. Opt. Lett. 2012, 37,


99. Li, C.; Xiao, J.; Guo, T.; Fan, S.; Jin, W. Interference characteristics in a Fabry-Perot cavity

with graphene membrane for optical fiber pressure sensors. Microsyst. Technol. 2014.


100. Bae, H.; Yun, D.; Liu, H.; Olson, D.A.; Yu, M. Hybrid miniature Fabry-Perot sensor with

dual optical cavities for simultaneous pressure and temperature measurements. J. Lightw.

Technol. 2014, 32, 1585–1593. [Google Scholar]

101. FISO Technologies Inc. Evolution Product Datasheet - Medical Pressure Solution. Available

online: http://www.fiso.com/admin/useruploads/files/fop-miv.pdf accessed on 1 May 2015.

102. RJC Enterprises, LLC. Pressure Sensor Assemblies. Available

online: http://www.rjcenterprises.net/products.htmlaccessed on 1 May 2015.

103. Kanellos, G.T.; Papaioannou, G.; Tsiokos, D.; Mitrogiannis, C.; Nianios, G.; Pleros, N. Two

dimensional polymer-embedded quasi-distributed FBG pressure sensor for biomedical

applications. Opt. Express 2010, 18, 179–186. [Google Scholar]

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber-optic%20combined%20FPI/FBG%20sensors%20for%20monitoring%20of%20radio-frequency%20thermal%20ablation%20of%20liver%20tumors:%20Ex%20vivo%20experiments&author=Tosi,+D.&author=Macchi,+E.G.&author=Braschi,+G.&author=Cigada,+A.&author=Gallati,+M.&author=Rossi,+S.&author=Poeggel,+S.&author=Leen,+G.&author=Lewis,+E.&publication_year=2014&journal=Appl.+Opt.&volume=53&pages=2136%E2%80%932144

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber-Optic%20EFPI%20Pressure%20Sensors%20for%20In%20Vivo%20Urodynamic%20Analysis&author=Poeggel,+S.&author=Tosi,+D.&author=Fusco,+F.&author=Ippolito,+J.&author=Lupoli,+L.&author=Mirone,+V.&author=Sannino,+S.&author=Leen,+G.&author=Lewis,+E.&publication_year=2014&journal=IEEE+Sens.+J.&volume=14&pages=2335%E2%80%932340

http://www.opsens.com/pdf/products/LifeSensRev2_0.pdf

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Optical%20fiber-based%20MR-compatible%20sensors%20for%20medical%20applications:%20An%20overview&author=Taffoni,+F.&author=Formica,+D.&author=Saccomandi,+P.&author=Pino,+G.D.&author=Schena,+E.&publication_year=2013&journal=Sensors&volume=13&pages=14105%E2%80%9314120

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Recent%20progress%20in%20fibre%20optic%20low-coherence%20interferometry&author=Rao,+Y.J.&author=Jackson,+D.&publication_year=1996&journal=Meas.+Sci.+Technol.&volume=7&pages=981%E2%80%93999

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Interferometric%20fiber%20optic%20sensors&author=Lee,+B.H.&author=Kim,+Y.H.&author=Park,+K.S.&author=Eom,+J.B.&author=Kim,+M.J.&author=Rho,+B.S.&author=Choi,+H.Y.&publication_year=2012&journal=Sensors&volume=12&pages=2467%E2%80%932486

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Mesure%20de%20petites%20%C3%A9paisseurs%20en%20valeur%20absolue&author=Fabry,+C.&author=Perot,+A.&publication_year=1896&journal=Comptes+Rendus&volume=123&pages=855%E2%80%93858

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber%20grating%20sensors%20in%20medicine:%20Current%20and%20emerging%20applications&author=Mishra,+V.&author=Singh,+N.&author=Tiwari,+U.&author=Kapur,+P.&publication_year=2011&journal=Sens.+Actuators+A+Phys&volume=167&pages=279%E2%80%93290

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Review%20of%20fiber-optic%20pressure%20sensors%20for%20biomedical%20and%20biomechanical%20applications&author=Roriz,+P.&author=Frazao,+O.&author=Lobo-Ribeiro,+A.B.&author=Santos,+J.L.&author=Simoes,+J.A.&publication_year=2013&journal=J.+Biomed.+Opt.&volume=18&doi=10.1117/l.JBO.18.5.050903

http://dx.doi.org/10.1117/l.JBO.18.5.050903

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Chronology%20of%20Fabry-Perot%20Interferometer%20Fiber-Optic%20Sensors%20and%20Their%20Applications:%20A%20Review&author=Islam,+M.R.&author=Ali,+M.M.&author=Lai,+M.H.&author=Lim,+K.S.&author=Ahmad,+H.&publication_year=2014&journal=Sensors&volume=14&pages=7451%E2%80%937488

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Novel%20data%20processing%20techniques%20for%20dispersive%20white%20light%20interferometer&author=Qi,+B.&author=Pickrell,+G.R.&author=Xu,+J.&author=Zhang,+P.&author=Duan,+Y.&author=Peng,+W.&author=Huang,+Z.&author=Huo,+W.&author=Xiao,+H.&author=May,+R.G.&publication_year=2003&journal=Opt.+Eng.&volume=42&pages=3165%E2%80%933171

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=High%20performance%20chitosan%20diaphragm-based%20fiber-optic%20acoustic%20sensor&author=Chen,+L.&author=Chan,+C.&author=Yuan,+W.&author=Goh,+S.&author=Sun,+J.&publication_year=2010&journal=Sens.+Actuators+A+Phys.&volume=163&pages=42%E2%80%9347

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=High-sensitivity%20Fabry-Perot%20interferometric%20pressure%20sensor%20based%20on%20a%20nanothick%20silver%20diaphragm&author=Xu,+K.&author=Ren,+D.&author=Shi,+X.&author=Li,+C.&author=Lu,+W.&author=Lu,+L.&author=Lu,+L.&author=Yu,+B.&publication_year=2012&journal=Opt.+Lett.&volume=37&pages=133%E2%80%93135

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Interference%20characteristics%20in%20a%20Fabry-Perot%20cavity%20with%20graphene%20membrane%20for%20optical%20fiber%20pressure%20sensors&author=Li,+C.&author=Xiao,+J.&author=Guo,+T.&author=Fan,+S.&author=Jin,+W.&publication_year=2014&journal=Microsyst.+Technol.&doi=10.1007/s00542-014-2333-2

http://dx.doi.org/10.1007/s00542-014-2333-2

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Hybrid%20miniature%20Fabry-Perot%20sensor%20with%20dual%20optical%20cavities%20for%20simultaneous%20pressure%20and%20temperature%20measurements&author=Bae,+H.&author=Yun,+D.&author=Liu,+H.&author=Olson,+D.A.&author=Yu,+M.&publication_year=2014&journal=J.+Lightw.+Technol.&volume=32&pages=1585%E2%80%931593

http://www.fiso.com/admin/useruploads/files/fop-miv.pdf

http://www.rjcenterprises.net/products.html

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Two%20dimensional%20polymer-embedded%20quasi-distributed%20FBG%20pressure%20sensor%20for%20biomedical%20applications&author=Kanellos,+G.T.&author=Papaioannou,+G.&author=Tsiokos,+D.&author=Mitrogiannis,+C.&author=Nianios,+G.&author=Pleros,+N.&publication_year=2010&journal=Opt.+Express&volume=18&pages=179%E2%80%93186

95

104. Ahmad, H.; Chong, W.Y.; Thambiratnam, K.; Zulklifi, M.Z.; Poopalan, P.; Thant, M.M.M.;

Harun, S.W. High sensitivity fiber Bragg grating pressure sensor using thin metal

diaphragm. IEEE Sens. J. 2009, 9, 1654–1659. [Google Scholar]

105. Zhang, W.; Li, E.; Liu, Y.; Liu, L. Ultrathin FBG pressure sensor with enhanced

responsivity. IEEE Photonics Technol. Lett. 2007, 19, 1553–1555. [Google Scholar]

106. He, X.; Handa, J.; Gehlbach, P.; Taylor, R.; Iordachita, I. A submillimetric 3-DOF force

sensing instrument with integrated fiber bragg grating for retinal microsurgery. IEEE Trans.

Biomed. Eng. 2014, 61, 522–534. [Google Scholar]

107. Park, Y.L.; Ryu, S.C.; Black, R.J.; Moslehi, B.; Cutkosky, M.R. Fingertip force control with

embedded fiber Bragg grating sensors. Proceedings of the IEEE International Conference on

Robotics and Automation, Pasadena, CA, USA, 19 May 2008; pp. 3431–3436.

108. Thompson, M.; Vandenberg, E.T. In vivo probes: Problems and perspectives. Clin.

Biochem. 1986, 19, 255–261. [Google Scholar]

109. Rehman, S.; Claesson, A. Specialty optical fibers make surgery less invasive. Photonics

Spectra 2012, 38, 10. [Google Scholar]

110. Roriz, P.; Carvalho, L.; Frazão, O.; Santos, J.L.; Simões, J.A. From conventional sensors to

fibre optic sensors for strain and force measurements in biomechanics applications: A

review. J. Biomech. 2014, 47, 1251–1261. [Google Scholar]

111. Mishra, V.; Singh, N. Optical Fiber Gratings in Perspective of Their Applications in

Biomedicine; INTECH Open Access Publisher: Rijeka, Croatia, 2012. [Google Scholar]

112. Korolyov, V.; Potapov, V. Biomedical Fiber-Optic Temperature and Pressure

Sensors. Biomed. Eng. 2012, 46, 1–4. [Google Scholar]

113. Cottier, P.S.; Karpen, W.R.; Morrow, D.A.; Kaufman, K.R. Performance characteristics of

a new generation pressure microsensor for physiologic applications. Ann. Biomed.

Eng. 2009, 37, 1638–1645. [Google Scholar]

114. Bosch, M.E.; Sánchez, A.J.R.; Rojas, F.S.; Ojeda, C.B. Recent development in optical fiber

biosensors. Sensors 2007, 7, 797–859. [Google Scholar]

115. Dziuda, Ĺ. Fiber-optic sensors for monitoring patient physiological parameters: A review of

applicable technologies and relevance to use during magnetic resonance imaging

procedures. J. Biomed. Opt. 2015, 20. [Google Scholar] [CrossRef]

116. Peterson, J.; Vurek, G. Fiber-optic sensors for biomedical applications. Science 1984, 224,


117. Hench, L.L.; Wilson, J. Biocompatibility of silicates for medical use. In Silicon

Biochemistry; John Wiley: New York, NY, USA, 1986; pp. 231–246. [Google Scholar]

118. Voskerician, G.; Shive, M.S.; Shawgo, R.S.; von Recum, H.; Anderson, J.M.; Cima, M.J.;

Langer, R. Biocompatibility and biofouling of MEMS drug delivery

devices. Biomaterials 2003, 24, 1959–1967. [Google Scholar]

119. Kotzar, G.; Freas, M.; Abel, P.; Fleischman, A.; Roy, S.; Zorman, C.; Moran, J.M.; Melzak,

J. Evaluation of MEMS materials of construction for implantable medical

devices. Biomaterials 2002, 23, 2737–2750. [Google Scholar]

120. Li, Y.; Shawgo, R.S.; Tyler, B.; Henderson, P.T.; Vogel, J.S.; Rosenberg, A.; Storm, P.B.;

Langer, R.; Brem, H.; Cima, M.J.In vivo release from a drug delivery MEMS device. J.

Controlled Release 2004, 100, 211–219. [Google Scholar]

121. Lavan, D.A.; McGuire, T.; Langer, R. Small-scale systems for in vivo drug delivery. Nat.

Biotechnol. 2003, 21, 1184–1191. [Google Scholar]

122. Yang, C.; Zhao, C.; Wold, L.; Kaufman, K.R. Biocompatibility of a physiological pressure

sensor. Biosens. Bioelectron.2003, 19, 51–58. [Google Scholar]

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=High%20sensitivity%20fiber%20Bragg%20grating%20pressure%20sensor%20using%20thin%20metal%20diaphragm&author=Ahmad,+H.&author=Chong,+W.Y.&author=Thambiratnam,+K.&author=Zulklifi,+M.Z.&author=Poopalan,+P.&author=Thant,+M.M.M.&author=Harun,+S.W.&publication_year=2009&journal=IEEE+Sens.+J.&volume=9&pages=1654%E2%80%931659

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Ultrathin%20FBG%20pressure%20sensor%20with%20enhanced%20responsivity&author=Zhang,+W.&author=Li,+E.&author=Liu,+Y.&author=Liu,+L.&publication_year=2007&journal=IEEE+Photonics+Technol.+Lett.&volume=19&pages=1553%E2%80%931555

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=A%20submillimetric%203-DOF%20force%20sensing%20instrument%20with%20integrated%20fiber%20bragg%20grating%20for%20retinal%20microsurgery&author=He,+X.&author=Handa,+J.&author=Gehlbach,+P.&author=Taylor,+R.&author=Iordachita,+I.&publication_year=2014&journal=IEEE+Trans.+Biomed.+Eng.&volume=61&pages=522%E2%80%93534

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=In%20vivo%20probes:%20Problems%20and%20perspectives&author=Thompson,+M.&author=Vandenberg,+E.T.&publication_year=1986&journal=Clin.+Biochem.&volume=19&pages=255%E2%80%93261

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Specialty%20optical%20fibers%20make%20surgery%20less%20invasive&author=Rehman,+S.&author=Claesson,+A.&publication_year=2012&journal=Photonics+Spectra&volume=38&pages=10

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=From%20conventional%20sensors%20to%20fibre%20optic%20sensors%20for%20strain%20and%20force%20measurements%20in%20biomechanics%20applications:%20A%20review&author=Roriz,+P.&author=Carvalho,+L.&author=Fraz%C3%A3o,+O.&author=Santos,+J.L.&author=Sim%C3%B5es,+J.A.&publication_year=2014&journal=J.+Biomech.&volume=47&pages=1251%E2%80%931261

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Optical+Fiber+Gratings+in+Perspective+of+Their+Applications+in+Biomedicine&author=Mishra,+V.&author=Singh,+N.&publication_year=2012

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Biomedical%20Fiber-Optic%20Temperature%20and%20Pressure%20Sensors&author=Korolyov,+V.&author=Potapov,+V.&publication_year=2012&journal=Biomed.+Eng.&volume=46&pages=1%E2%80%934

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Performance%20characteristics%20of%20a%20new%20generation%20pressure%20microsensor%20for%20physiologic%20applications&author=Cottier,+P.S.&author=Karpen,+W.R.&author=Morrow,+D.A.&author=Kaufman,+K.R.&publication_year=2009&journal=Ann.+Biomed.+Eng.&volume=37&pages=1638%E2%80%931645

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Recent%20development%20in%20optical%20fiber%20biosensors&author=Bosch,+M.E.&author=S%C3%A1nchez,+A.J.R.&author=Rojas,+F.S.&author=Ojeda,+C.B.&publication_year=2007&journal=Sensors&volume=7&pages=797%E2%80%93859

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber-optic%20sensors%20for%20monitoring%20patient%20physiological%20parameters:%20A%20review%20of%20applicable%20technologies%20and%20relevance%20to%20use%20during%20magnetic%20resonance%20imaging%20procedures&author=Dziuda,+%C4%B9.&publication_year=2015&journal=J.+Biomed.+Opt.&volume=20&doi=10.1117/l.JBO.20.1.010901


http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber-optic%20sensors%20for%20biomedical%20applications&author=Peterson,+J.&author=Vurek,+G.&publication_year=1984&journal=Science&volume=224&pages=123%E2%80%93127

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Biocompatibility%20of%20silicates%20for%20medical%20use&author=Hench,+L.L.&author=Wilson,+J.&publication_year=1986&pages=231%E2%80%93246

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Biocompatibility%20and%20biofouling%20of%20MEMS%20drug%20delivery%20devices&author=Voskerician,+G.&author=Shive,+M.S.&author=Shawgo,+R.S.&author=von+Recum,+H.&author=Anderson,+J.M.&author=Cima,+M.J.&author=Langer,+R.&publication_year=2003&journal=Biomaterials&volume=24&pages=1959%E2%80%931967

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Evaluation%20of%20MEMS%20materials%20of%20construction%20for%20implantable%20medical%20devices&author=Kotzar,+G.&author=Freas,+M.&author=Abel,+P.&author=Fleischman,+A.&author=Roy,+S.&author=Zorman,+C.&author=Moran,+J.M.&author=Melzak,+J.&publication_year=2002&journal=Biomaterials&volume=23&pages=2737%E2%80%932750

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=In%20vivo%20release%20from%20a%20drug%20delivery%20MEMS%20device&author=Li,+Y.&author=Shawgo,+R.S.&author=Tyler,+B.&author=Henderson,+P.T.&author=Vogel,+J.S.&author=Rosenberg,+A.&author=Storm,+P.B.&author=Langer,+R.&author=Brem,+H.&author=Cima,+M.J.&publication_year=2004&journal=J.+Controlled+Release&volume=100&pages=211%E2%80%93219

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Small-scale%20systems%20for%20in%20vivo%20drug%20delivery&author=Lavan,+D.A.&author=McGuire,+T.&author=Langer,+R.&publication_year=2003&journal=Nat.+Biotechnol.&volume=21&pages=1184%E2%80%931191

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Biocompatibility%20of%20a%20physiological%20pressure%20sensor&author=Yang,+C.&author=Zhao,+C.&author=Wold,+L.&author=Kaufman,+K.R.&publication_year=2003&journal=Biosens.+Bioelectron.&volume=19&pages=51%E2%80%9358

96

123. OFS. Fiber Opticl Solutions for Medical Devices. Available

online: http://www.ofsoptics.com/pdf/fiber_optic_solutions_for_medical_devices.pdf acce

ssed on 6 My 2015.

124. Stolov, A.A.; Slyman, B.E.; Burgess, D.T.; Hokansson, A.S.; Li, J.; Allen, R.S. Effects of

sterilization methods on key properties of specialty optical fibers used in medical

devices. Proc. SPIE 2013, 8576. [Google Scholar] [CrossRef]

125. Everhart, J.E.; Ruhl, C.E. Burden of digestive diseases in the United States part I: Overall

and upper gastrointestinal diseases. Gastroenterology 2009, 136, 376–386. [Google Scholar]

126. Peery, A.F.; Dellon, E.S.; Lund, J.; Crockett, S.D.; McGowan, C.E.; Bulsiewicz, W.J.;

Gangarosa, L.M.; Thiny, M.T.; Stizenberg, K.; Morgan, D.R.; et al. Burden of

Gastrointestinal Disease in the United States: 2012 Update.Gastroenterology 2012, 143,


127. Takeuchi, S.; Tohara, H.; Kudo, H.; Otsuka, K.; Saito, H.; Uematsu, H.; Mitsubayashi, K.

An optic pharyngeal manometric sensor for deglutition analysis. Biomed.

Microdevices 2007, 9, 893–899. [Google Scholar]

128. Kong, D.R.; He, B.B.; Wu, A.J.; Wang, J.G.; Yu, F.F.; Xu, J.M. Fiberoptic sensor for

noninvasive measurement of variceal pressure. Endoscopy 2013, 45, E55–E56. [Google

Scholar]

129. Arkwright, J.W.; Underhill, ID.; Maunder, S.A.; Blenman, N.; Szczesniak, M.M.; Wiklendt,

L.; Cook, I.J.; Lubowski, D.Z.; Dinning, P.G. Design of a high-sensor count fibre optic

manometry catheter for in vivo colonic diagnostics. Opt. Express 2009, 17, 22423–22431.

[Google Scholar]

130. Arkwright, J.W.; Blenman, N.G.; Underhill, I.D.; Maunder, S.A.; Szczesniak, M.M.;

Dinning, P.G.; Cook, I.J. In-vivodemonstration of a high resolution optical fiber manometry

catheter for diagnosis of gastrointestinal motility disorders. Opt. Express 2009, 17, 4500–


131. Wang, D.H.C.; Abbott, A.; Maunder, S.A.; Blenman, N.G.; Arkwright, J.W. A miniature

fiber Bragg grating pressure sensor for in vivo sensing applications. Proc. SPIE 2012, 8421.


132. Becker, M.; Rothhardt, M.; Schröder, K.; Voigt, S.; Mehner, J.; Teubner, A.; Lüpke, T.;

Thieroff, C.; Krüger, M.; Chojetzki, C.; et al. Characterization of fiber Bragg grating-based

sensor array for high resolution manometry. Proc. SPIE 2012, 8439. [Google Scholar]

[CrossRef]

133. Dinning, R.; Wiklendt, L.; Maslen, L.; Gibbins, I.; Patton, V.; Arkwright, J.; Lubowski, D.;

O'Grady, G.; Bampton, P.; Brookes, S.; et al. Quantification of in vivo colonic motor patterns

in healthy humans before and after a meal revealed by high-resolution fiber-optic

manometry. Neurogastroenterol. Motil. 2014, 26, 1443–1457. [Google Scholar]

134. Roger, V.L.; Go, A.S.; Lloyd-Jones, D.M.; Benjamin, E.J.; Berry, J.D.; Borden, W.B.;

Bravata, D.M.; Dai, S.; Ford, E.S.; Fox, C.S.; et al. Heart disease and stroke statistics—2012

update a report from the American heart association.Circulation 2012, 125, e2–e220.

[Google Scholar]

135. Go, A.S.; Mozaffarian, D.; Roger, V.L.; Benjamin, E.J.; Berry, J.D.; Blaha, M.J.; Dai, S.;

Ford, E.S.; Fox, C.S.; Franco, S.; et al. Heart disease and stroke statistics–2014 update: A

report from the American Heart Association. Circulation 2014,129. [Google Scholar]

[CrossRef]

http://www.ofsoptics.com/pdf/fiber_optic_solutions_for_medical_devices.pdf

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Effects%20of%20sterilization%20methods%20on%20key%20properties%20of%20specialty%20optical%20fibers%20used%20in%20medical%20devices&author=Stolov,+A.A.&author=Slyman,+B.E.&author=Burgess,+D.T.&author=Hokansson,+A.S.&author=Li,+J.&author=Allen,+R.S.&publication_year=2013&journal=Proc.+SPIE&volume=8576&doi=10.1117/12.1000005

http://dx.doi.org/10.1117/12.1000005

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Burden%20of%20digestive%20diseases%20in%20the%20United%20States%20part%20I:%20Overall%20and%20upper%20gastrointestinal%20diseases&author=Everhart,+J.E.&author=Ruhl,+C.E.&publication_year=2009&journal=Gastroenterology&volume=136&pages=376%E2%80%93386

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Burden%20of%20Gastrointestinal%20Disease%20in%20the%20United%20States:%202012%20Update&author=Peery,+A.F.&author=Dellon,+E.S.&author=Lund,+J.&author=Crockett,+S.D.&author=McGowan,+C.E.&author=Bulsiewicz,+W.J.&author=Gangarosa,+L.M.&author=Thiny,+M.T.&author=Stizenberg,+K.&author=Morgan,+D.R.&publication_year=2012&journal=Gastroenterology&volume=143&pages=1179%E2%80%931187

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=An%20optic%20pharyngeal%20manometric%20sensor%20for%20deglutition%20analysis&author=Takeuchi,+S.&author=Tohara,+H.&author=Kudo,+H.&author=Otsuka,+K.&author=Saito,+H.&author=Uematsu,+H.&author=Mitsubayashi,+K.&publication_year=2007&journal=Biomed.+Microdevices&volume=9&pages=893%E2%80%93899

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiberoptic%20sensor%20for%20noninvasive%20measurement%20of%20variceal%20pressure&author=Kong,+D.R.&author=He,+B.B.&author=Wu,+A.J.&author=Wang,+J.G.&author=Yu,+F.F.&author=Xu,+J.M.&publication_year=2013&journal=Endoscopy&volume=45&pages=E55%E2%80%93E56

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiberoptic%20sensor%20for%20noninvasive%20measurement%20of%20variceal%20pressure&author=Kong,+D.R.&author=He,+B.B.&author=Wu,+A.J.&author=Wang,+J.G.&author=Yu,+F.F.&author=Xu,+J.M.&publication_year=2013&journal=Endoscopy&volume=45&pages=E55%E2%80%93E56

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Design%20of%20a%20high-sensor%20count%20fibre%20optic%20manometry%20catheter%20for%20in%20vivo%20colonic%20diagnostics&author=Arkwright,+J.W.&author=Underhill,+ID.&author=Maunder,+S.A.&author=Blenman,+N.&author=Szczesniak,+M.M.&author=Wiklendt,+L.&author=Cook,+I.J.&author=Lubowski,+D.Z.&author=Dinning,+P.G.&publication_year=2009&journal=Opt.+Express&volume=17&pages=22423%E2%80%9322431

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=In-vivo%20demonstration%20of%20a%20high%20resolution%20optical%20fiber%20manometry%20catheter%20for%20diagnosis%20of%20gastrointestinal%20motility%20disorders&author=Arkwright,+J.W.&author=Blenman,+N.G.&author=Underhill,+I.D.&author=Maunder,+S.A.&author=Szczesniak,+M.M.&author=Dinning,+P.G.&author=Cook,+I.J.&publication_year=2009&journal=Opt.+Express&volume=17&pages=4500%E2%80%934508

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=A%20miniature%20fiber%20Bragg%20grating%20pressure%20sensor%20for%20in%20vivo%20sensing%20applications&author=Wang,+D.H.C.&author=Abbott,+A.&author=Maunder,+S.A.&author=Blenman,+N.G.&author=Arkwright,+J.W.&publication_year=2012&journal=Proc.+SPIE&volume=8421&doi=10.1117/12.967696

http://dx.doi.org/10.1117/12.967696

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Characterization%20of%20fiber%20Bragg%20grating-based%20sensor%20array%20for%20high%20resolution%20manometry&author=Becker,+M.&author=Rothhardt,+M.&author=Schr%C3%B6der,+K.&author=Voigt,+S.&author=Mehner,+J.&author=Teubner,+A.&author=L%C3%BCpke,+T.&author=Thieroff,+C.&author=Kr%C3%BCger,+M.&author=Chojetzki,+C.&publication_year=2012&journal=Proc.+SPIE&volume=8439&doi=10.1117/12.921830

http://dx.doi.org/10.1117/12.921830

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Quantification%20of%20in%20vivo%20colonic%20motor%20patterns%20in%20healthy%20humans%20before%20and%20after%20a%20meal%20revealed%20by%20high-resolution%20fiber-optic%20manometry&author=Dinning,+R.&author=Wiklendt,+L.&author=Maslen,+L.&author=Gibbins,+I.&author=Patton,+V.&author=Arkwright,+J.&author=Lubowski,+D.&author=O%27Grady,+G.&author=Bampton,+P.&author=Brookes,+S.&publication_year=2014&journal=Neurogastroenterol.+Motil.&volume=26&pages=1443%E2%80%931457

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Heart%20disease%20and%20stroke%20statistics%E2%80%942012%20update%20a%20report%20from%20the%20American%20heart%20association&author=Roger,+V.L.&author=Go,+A.S.&author=Lloyd-Jones,+D.M.&author=Benjamin,+E.J.&author=Berry,+J.D.&author=Borden,+W.B.&author=Bravata,+D.M.&author=Dai,+S.&author=Ford,+E.S.&author=Fox,+C.S.&publication_year=2012&journal=Circulation&volume=125&pages=e2%E2%80%93e220

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Heart%20disease%20and%20stroke%20statistics%E2%80%932014%20update:%20A%20report%20from%20the%20American%20Heart%20Association&author=Go,+A.S.&author=Mozaffarian,+D.&author=Roger,+V.L.&author=Benjamin,+E.J.&author=Berry,+J.D.&author=Blaha,+M.J.&author=Dai,+S.&author=Ford,+E.S.&author=Fox,+C.S.&author=Franco,+S.&publication_year=2014&journal=Circulation&volume=129&doi=10.1161/Ol.cir.0000441139.02102.80

http://dx.doi.org/10.1161/Ol.cir.0000441139.02102.80

97

136. Reesink, K.D.; van der Nagel, T.; Bovelander, J.; Jansen, J.R.; van der Veen, F.H.;

Schreuder, J.J. Feasibility study of a fiber-optic system for invasive blood pressure

measurements. Catheter. Cardiovasc. Interv. 2002, 57, 272–276. [Google Scholar]

137. Woldbaek, P.R.; Strømme, T.A.; Sande, J.B.; Christensen, G.; Tønnessen, T.; Ilebekk, A.

Evaluation of a new fiber-optic pressure recording system for cardiovascular measurements

in mice. Am. J. Physiol. Heart Circulatory Physiol. 2003,285, H2233–H2239. [Google

Scholar]

138. Schreuder, J.J.; Castiglioni, A.; Donelli, A.; Maisano, R.; Jansen, J.R.; Hanania, R.; Hanlon,

P.; Bovelander, J.; Alfieri, O. Automatic Intraaortic Balloon Pump Timing Using an

Intrabeat Dicrotic Notch Prediction Algorithm. Ann. Thoracic Surg. 2005, 79, 1017–1022.

[Google Scholar]

139. Pinet, E.; Pham, A.; Rioux, S. Miniature fiber optic pressure sensor for medical applications:

An opportunity for intra-aortic balloon pumping (IABP) therapy. Proc. SPIE 2005, 5855,


140. Yarham, G.; Clements, A.; Morris, C.; Cumberland, T.; Bryan, M.; Oliver, M.; Burrows, H.;

Mulholland, J. Fiber-optic intra-aortic balloon therapy and its role within cardiac

surgery. Perfusion 2013, 28, 97–102. [Google Scholar]

141. Schock, R.; Williams, J.; Walters, D. Intra-aortic balloon catheter having a dual sensor

pressure sensing system. US patent 7,229,403, 12 June 2007. [Google Scholar]

142. Mulholland, J.; Yarham, G.; Clements, A.; Morris, C.; Loja, D. Mechanical left ventricular

support using a 50 cc 8 Fr fibre-optic intra-aortic balloon technology: A case

report. Perfusion 2013, 28, 109–113. [Google Scholar]

143. Wu, N.; Tian, Y.; Zou, X.; Zhai, Y.; Barringhaus, K.; Wang, X. A miniature fiber optic blood

pressure sensor and its application in in vivo blood pressure measurements of a swine

model. Sens. Actuators B Chem. 2013, 181, 172–178. [Google Scholar]

144. Yuan, Q.Y.; Zhang, L.; Xiao, D.; Zhao, K.; Lin, C.; Si, L.Y. An Accurate, Flexible and Small

Optical Fiber Sensor: A Novel Technological Breakthrough for Real-Time Analysis of

Dynamic Blood Flow Data In Vivo. PLoS ONE 2014, 9. [Google Scholar] [CrossRef]

145. Tian, Y.; Wu, N.; Zou, X.; Zhang, Y.; Barringhaus, K.; Wang, X. A Study on Packaging of

Miniature Fiber Optic Sensors for In-Vivo Blood Pressure Measurements in a Swine

Model. IEEE Sens. J. 2014, 14, 629–635. [Google Scholar]

146. Tucker-Schwartz, J.; Gillies, G.; Mahapatra, S. Improved Pressure Frequency Sensing

Subxiphoid Pericardial Access System: Performance Characteristics During in

Vivo Testing. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2011, 58, 845–852. [Google Scholar]

147. Bakker, E.; Visser, K.; Van Der Wal, A.; Kuiper, M.; Koopmans, M.; Breedveld, R. Inflation

and deflation timing of the AutoCAT 2 WAVE intra-aortic balloon pump using the autoPilot

mode in a clinical setting. Perfusion 2012, 27, 393–398. [Google Scholar]

148. Hanlon-Pena, P.M.; Quaal, S.J. Resource Document: Evidence Supporting Current Practice

in Timing Assessment. Am. J. Crit. Care 2011, 20, e99–e102. [Google Scholar]

149. Rodriguez, D.A.A.; Durand, E.; de Rochefort, L.; Boudjemline, Y.; Mousseaux, E.

Simultaneous pressure-volume measurements using optical sensors and MRI for left

ventricle function assessment during animal experiment. Med. Eng. Phys. 2015, 37, 100–


150. Rodriguez, D. Left Ventricular Pressure-Volume Analysis: An Example of Function

Assessment on a Sheep. Ph.D. Thesis, Université Paris Sud, Paris, France, 2015. [Google

Scholar]

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Feasibility%20study%20of%20a%20fiber-optic%20system%20for%20invasive%20blood%20pressure%20measurements&author=Reesink,+K.D.&author=van+der+Nagel,+T.&author=Bovelander,+J.&author=Jansen,+J.R.&author=van+der+Veen,+F.H.&author=Schreuder,+J.J.&publication_year=2002&journal=Catheter.+Cardiovasc.+Interv.&volume=57&pages=272%E2%80%93276

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Evaluation%20of%20a%20new%20fiber-optic%20pressure%20recording%20system%20for%20cardiovascular%20measurements%20in%20mice&author=Woldbaek,+P.R.&author=Str%C3%B8mme,+T.A.&author=Sande,+J.B.&author=Christensen,+G.&author=T%C3%B8nnessen,+T.&author=Ilebekk,+A.&publication_year=2003&journal=Am.+J.+Physiol.+Heart+Circulatory+Physiol.&volume=285&pages=H2233%E2%80%93H2239

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Evaluation%20of%20a%20new%20fiber-optic%20pressure%20recording%20system%20for%20cardiovascular%20measurements%20in%20mice&author=Woldbaek,+P.R.&author=Str%C3%B8mme,+T.A.&author=Sande,+J.B.&author=Christensen,+G.&author=T%C3%B8nnessen,+T.&author=Ilebekk,+A.&publication_year=2003&journal=Am.+J.+Physiol.+Heart+Circulatory+Physiol.&volume=285&pages=H2233%E2%80%93H2239

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Automatic%20Intraaortic%20Balloon%20Pump%20Timing%20Using%20an%20Intrabeat%20Dicrotic%20Notch%20Prediction%20Algorithm&author=Schreuder,+J.J.&author=Castiglioni,+A.&author=Donelli,+A.&author=Maisano,+R.&author=Jansen,+J.R.&author=Hanania,+R.&author=Hanlon,+P.&author=Bovelander,+J.&author=Alfieri,+O.&publication_year=2005&journal=Ann.+Thoracic+Surg.&volume=79&pages=1017%E2%80%931022

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Miniature%20fiber%20optic%20pressure%20sensor%20for%20medical%20applications:%20An%20opportunity%20for%20intra-aortic%20balloon%20pumping%20(IABP)%20therapy&author=Pinet,+E.&author=Pham,+A.&author=Rioux,+S.&publication_year=2005&journal=Proc.+SPIE&volume=5855&pages=234%E2%80%93237

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber-optic%20intra-aortic%20balloon%20therapy%20and%20its%20role%20within%20cardiac%20surgery&author=Yarham,+G.&author=Clements,+A.&author=Morris,+C.&author=Cumberland,+T.&author=Bryan,+M.&author=Oliver,+M.&author=Burrows,+H.&author=Mulholland,+J.&publication_year=2013&journal=Perfusion&volume=28&pages=97%E2%80%93102

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Intra-aortic%20balloon%20catheter%20having%20a%20dual%20sensor%20pressure%20sensing%20system&author=Schock,+R.&author=Williams,+J.&author=Walters,+D.&publication_year=2007

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Mechanical%20left%20ventricular%20support%20using%20a%2050%20cc%208%20Fr%20fibre-optic%20intra-aortic%20balloon%20technology:%20A%20case%20report&author=Mulholland,+J.&author=Yarham,+G.&author=Clements,+A.&author=Morris,+C.&author=Loja,+D.&publication_year=2013&journal=Perfusion&volume=28&pages=109%E2%80%93113

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=A%20miniature%20fiber%20optic%20blood%20pressure%20sensor%20and%20its%20application%20in%20in%20vivo%20blood%20pressure%20measurements%20of%20a%20swine%20model&author=Wu,+N.&author=Tian,+Y.&author=Zou,+X.&author=Zhai,+Y.&author=Barringhaus,+K.&author=Wang,+X.&publication_year=2013&journal=Sens.+Actuators+B+Chem.&volume=181&pages=172%E2%80%93178

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=An%20Accurate,%20Flexible%20and%20Small%20Optical%20Fiber%20Sensor:%20A%20Novel%20Technological%20Breakthrough%20for%20Real-Time%20Analysis%20of%20Dynamic%20Blood%20Flow%20Data%20In%20Vivo&author=Yuan,+Q.Y.&author=Zhang,+L.&author=Xiao,+D.&author=Zhao,+K.&author=Lin,+C.&author=Si,+L.Y.&publication_year=2014&journal=PLoS+ONE&volume=9&doi=10.1371/journal.pone.0114794

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0114794

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=A%20Study%20on%20Packaging%20of%20Miniature%20Fiber%20Optic%20Sensors%20for%20In-Vivo%20Blood%20Pressure%20Measurements%20in%20a%20Swine%20Model&author=Tian,+Y.&author=Wu,+N.&author=Zou,+X.&author=Zhang,+Y.&author=Barringhaus,+K.&author=Wang,+X.&publication_year=2014&journal=IEEE+Sens.+J.&volume=14&pages=629%E2%80%93635

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Improved%20Pressure%20Frequency%20Sensing%20Subxiphoid%20Pericardial%20Access%20System:%20Performance%20Characteristics%20During%20in%20Vivo%20Testing&author=Tucker-Schwartz,+J.&author=Gillies,+G.&author=Mahapatra,+S.&publication_year=2011&journal=IEEE+Trans.+Biomed.+Eng.&volume=58&pages=845%E2%80%93852

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Inflation%20and%20deflation%20timing%20of%20the%20AutoCAT%202%20WAVE%20intra-aortic%20balloon%20pump%20using%20the%20autoPilot%20mode%20in%20a%20clinical%20setting&author=Bakker,+E.&author=Visser,+K.&author=Van+Der+Wal,+A.&author=Kuiper,+M.&author=Koopmans,+M.&author=Breedveld,+R.&publication_year=2012&journal=Perfusion&volume=27&pages=393%E2%80%93398

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Resource%20Document:%20Evidence%20Supporting%20Current%20Practice%20in%20Timing%20Assessment&author=Hanlon-Pena,+P.M.&author=Quaal,+S.J.&publication_year=2011&journal=Am.+J.+Crit.+Care&volume=20&pages=e99%E2%80%93e102

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Simultaneous%20pressure-volume%20measurements%20using%20optical%20sensors%20and%20MRI%20for%20left%20ventricle%20function%20assessment%20during%20animal%20experiment&author=Rodriguez,+D.A.A.&author=Durand,+E.&author=de+Rochefort,+L.&author=Boudjemline,+Y.&author=Mousseaux,+E.&publication_year=2015&journal=Med.+Eng.+Phys.&volume=37&pages=100%E2%80%93108

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Left%20Ventricular%20Pressure-Volume%20Analysis:%20An%20Example%20of%20Function%20Assessment%20on%20a%20Sheep&author=Rodriguez,+D.&publication_year=2015

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Left%20Ventricular%20Pressure-Volume%20Analysis:%20An%20Example%20of%20Function%20Assessment%20on%20a%20Sheep&author=Rodriguez,+D.&publication_year=2015

98

151. Reilly, P.; Bullock, R. Head Injury: Pathophysiology & Management, 2nd ed.; CRC Press:

Boca Raton, FL, USA, 2005. [Google Scholar]

152. Shapiro, S.; Bowman, R.; Callahan, J.; Wolfla, C. The fiberoptic intraparenchymal cerebral

pressure monitor in 244 patients. Surg. Neurol. 1996, 45, 278–281. [Google Scholar]

153. Bekar, A.; Dogan, S.; Abas, K.; Caner, B.; Korfali, G.; Kocaeli, H.; Yilmazlar, S.; Korfali,

E. Risk factors and complications of intracranial pressure monitoring with a fiberoptic

device. J. Clin. Neurosci. 2009, 16, 236–240. [Google Scholar]

154. Chavko, M.; Koller, W.A.; Prusaczyk, W.K.; McCarron, R.M. Measurement of blast wave

by a miniature fiber optic pressure transducer in the rat brain. J. Neurosci.

Methods 2007, 159, 277–281. [Google Scholar]

155. Leonardi, A.D.C.; Bir, C.A.; Ritzel, D.V.; VandeVord, P.J. Intracranial pressure increases

during exposure to a shock wave. J. Neurotrauma 2011, 28, 85–94. [Google Scholar]

156. Dal Cengio Leonardi, A.; Keane, N.; Hay, K.; Ryan, A.; Bir, C.; VandeVord, P.

Methodology and Evaluation of Intracranial Pressure Response in Rats Exposed to Complex

Shock Waves. Ann. Biomed. Eng. 2013, 41, 2488–2500. [Google Scholar]

157. Bir, C. Measuring Blast-Related Intracranial Pressure within the Human Head; Technical

Report; DTIC Document: Detroit, MI, USA, 2011. [Google Scholar]

158. Nitti, V.W. Pressure flow urodynamic studies: The gold standard for diagnosing bladder

outlet obstruction. Rev. Urol.2005, 7, S14–S21. [Google Scholar]

159. Defreitas, G.A.; Zimmern, P.E.; Lemack, G.E.; Shariat, S.F. Refining diagnosis of anatomic

female bladder outlet obstruction: Comparison of pressure-flow study parameters in

clinically obstructed women with those of normal controls. Urology 2004, 64, 675–679.

[Google Scholar]

160. Belville, W.D.; Swierzewski, S.J.; Wedemeyer, G.; McGuire, E.J. Fiberoptic

microtransducer pressure technology: Uurodynamic implications. Neurourol.

Urodyn 1993, 12, 171–178. [Google Scholar]

161. Poeggel, S.; Duraibabu, D.; Tosi, D.; Leen, G.; Lewis, E.; McGrath, D.; Fusco, F.; Sannino,

S.; Lupoli, L.; Ippolito, J.; et al. Differential in vivo urodynamic measurement in a single

thin catheter based on two optical fiber pressure sensors.J. Biomed. Opt. 2015, 20. [Google

Scholar] [CrossRef]

162. Olson, E.S.; Nakajima, H.H. A family of fiber-optic based pressure sensors for intracochlear

measurements. Proc. SPIE2015, 9303. [Google Scholar] [CrossRef]

163. Tjin, S.; Tan, Y.; Yow, M.; Lam, Y.Z.; Hao, J. Recording compliance of dental splint use in

obstructive sleep apnoea patients by force and temperature modelling. Med. Biol. Eng.

Comput. 2001, 39, 182–184. [Google Scholar]

164. Weber, J.R.; Baribeau, F.; Grenier, P.; Émond, F.; Dubois, S.; Duchesne, F.; Girard, M.;

Pope, T.; Gallant, P.; Mermut, O.; et al. Towards a bimodal proximity sensor for in

situ neurovascular bundle detection during dental implant surgery. Biomed. Opt.

Express 2014, 5, 16–30. [Google Scholar]

165. Zhong, L.; Bradley, J.; Schubert, W.; Ahmed, E.; Adamis, A.P.; Shima, D.T.; Robinson,

G.S.; Ng, Y.S. Erythropoietin promotes survival of retinal ganglion cells in DBA/2J

glaucoma mice. Investig. Ophthalmol. Vis. Sci. 2007, 48, 1212–1218. [Google Scholar]

166. Leung, L.K.; Ko, M.W.; Lam, D.C. Individual-specific tonometry on porcine eyes. Med.

Eng. Phys. 2014, 36, 96–101. [Google Scholar]

167. Liu, X.; Iordachita, I.I.; He, X.; Taylor, R.H.; Kang, J.U. Miniature fiber-optic force sensor

based on low-coherence Fabry-Perotrot interferometry for vitreoretinal

microsurgery. Biomed. Opt. Express 2012, 3, 1062–1076. [Google Scholar]

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Head+Injury:+Pathophysiology+&+Management&author=Reilly,+P.&author=Bullock,+R.&publication_year=2005

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=The%20fiberoptic%20intraparenchymal%20cerebral%20pressure%20monitor%20in%20244%20patients&author=Shapiro,+S.&author=Bowman,+R.&author=Callahan,+J.&author=Wolfla,+C.&publication_year=1996&journal=Surg.+Neurol.&volume=45&pages=278%E2%80%93281

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Risk%20factors%20and%20complications%20of%20intracranial%20pressure%20monitoring%20with%20a%20fiberoptic%20device&author=Bekar,+A.&author=Dogan,+S.&author=Abas,+K.&author=Caner,+B.&author=Korfali,+G.&author=Kocaeli,+H.&author=Yilmazlar,+S.&author=Korfali,+E.&publication_year=2009&journal=J.+Clin.+Neurosci.&volume=16&pages=236%E2%80%93240

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Measurement%20of%20blast%20wave%20by%20a%20miniature%20fiber%20optic%20pressure%20transducer%20in%20the%20rat%20brain&author=Chavko,+M.&author=Koller,+W.A.&author=Prusaczyk,+W.K.&author=McCarron,+R.M.&publication_year=2007&journal=J.+Neurosci.+Methods&volume=159&pages=277%E2%80%93281

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Intracranial%20pressure%20increases%20during%20exposure%20to%20a%20shock%20wave&author=Leonardi,+A.D.C.&author=Bir,+C.A.&author=Ritzel,+D.V.&author=VandeVord,+P.J.&publication_year=2011&journal=J.+Neurotrauma&volume=28&pages=85%E2%80%9394

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Methodology%20and%20Evaluation%20of%20Intracranial%20Pressure%20Response%20in%20Rats%20Exposed%20to%20Complex%20Shock%20Waves&author=Dal+Cengio+Leonardi,+A.&author=Keane,+N.&author=Hay,+K.&author=Ryan,+A.&author=Bir,+C.&author=VandeVord,+P.&publication_year=2013&journal=Ann.+Biomed.+Eng.&volume=41&pages=2488%E2%80%932500

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Measuring+Blast-Related+Intracranial+Pressure+within+the+Human+Head&author=Bir,+C.&publication_year=2011

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Pressure%20flow%20urodynamic%20studies:%20The%20gold%20standard%20for%20diagnosing%20bladder%20outlet%20obstruction&author=Nitti,+V.W.&publication_year=2005&journal=Rev.+Urol.&volume=7&pages=S14%E2%80%93S21

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Refining%20diagnosis%20of%20anatomic%20female%20bladder%20outlet%20obstruction:%20Comparison%20of%20pressure-flow%20study%20parameters%20in%20clinically%20obstructed%20women%20with%20those%20of%20normal%20controls&author=Defreitas,+G.A.&author=Zimmern,+P.E.&author=Lemack,+G.E.&author=Shariat,+S.F.&publication_year=2004&journal=Urology&volume=64&pages=675%E2%80%93679

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiberoptic%20microtransducer%20pressure%20technology:%20Uurodynamic%20implications&author=Belville,+W.D.&author=Swierzewski,+S.J.&author=Wedemeyer,+G.&author=McGuire,+E.J.&publication_year=1993&journal=Neurourol.+Urodyn&volume=12&pages=171%E2%80%93178

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Differential%20in%20vivo%20urodynamic%20measurement%20in%20a%20single%20thin%20catheter%20based%20on%20two%20optical%20fiber%20pressure%20sensors&author=Poeggel,+S.&author=Duraibabu,+D.&author=Tosi,+D.&author=Leen,+G.&author=Lewis,+E.&author=McGrath,+D.&author=Fusco,+F.&author=Sannino,+S.&author=Lupoli,+L.&author=Ippolito,+J.&publication_year=2015&journal=J.+Biomed.+Opt.&volume=20&doi=10.1117/1.JBO.20.3.037005

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Differential%20in%20vivo%20urodynamic%20measurement%20in%20a%20single%20thin%20catheter%20based%20on%20two%20optical%20fiber%20pressure%20sensors&author=Poeggel,+S.&author=Duraibabu,+D.&author=Tosi,+D.&author=Leen,+G.&author=Lewis,+E.&author=McGrath,+D.&author=Fusco,+F.&author=Sannino,+S.&author=Lupoli,+L.&author=Ippolito,+J.&publication_year=2015&journal=J.+Biomed.+Opt.&volume=20&doi=10.1117/1.JBO.20.3.037005

http://dx.doi.org/10.1117/1.JBO.20.3.037005

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=A%20family%20of%20fiber-optic%20based%20pressure%20sensors%20for%20intracochlear%20measurements&author=Olson,+E.S.&author=Nakajima,+H.H.&publication_year=2015&journal=Proc.+SPIE&volume=9303&doi=10.1117/12.2178056

http://dx.doi.org/10.1117/12.2178056

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Recording%20compliance%20of%20dental%20splint%20use%20in%20obstructive%20sleep%20apnoea%20patients%20by%20force%20and%20temperature%20modelling&author=Tjin,+S.&author=Tan,+Y.&author=Yow,+M.&author=Lam,+Y.Z.&author=Hao,+J.&publication_year=2001&journal=Med.+Biol.+Eng.+Comput.&volume=39&pages=182%E2%80%93184

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Towards%20a%20bimodal%20proximity%20sensor%20for%20in%20situ%20neurovascular%20bundle%20detection%20during%20dental%20implant%20surgery&author=Weber,+J.R.&author=Baribeau,+F.&author=Grenier,+P.&author=%C3%89mond,+F.&author=Dubois,+S.&author=Duchesne,+F.&author=Girard,+M.&author=Pope,+T.&author=Gallant,+P.&author=Mermut,+O.&publication_year=2014&journal=Biomed.+Opt.+Express&volume=5&pages=16%E2%80%9330

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Erythropoietin%20promotes%20survival%20of%20retinal%20ganglion%20cells%20in%20DBA/2J%20glaucoma%20mice&author=Zhong,+L.&author=Bradley,+J.&author=Schubert,+W.&author=Ahmed,+E.&author=Adamis,+A.P.&author=Shima,+D.T.&author=Robinson,+G.S.&author=Ng,+Y.S.&publication_year=2007&journal=Investig.+Ophthalmol.+Vis.+Sci.&volume=48&pages=1212%E2%80%931218

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Individual-specific%20tonometry%20on%20porcine%20eyes&author=Leung,+L.K.&author=Ko,+M.W.&author=Lam,+D.C.&publication_year=2014&journal=Med.+Eng.+Phys.&volume=36&pages=96%E2%80%93101

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Miniature%20fiber-optic%20force%20sensor%20based%20on%20low-coherence%20Fabry-Perotrot%20interferometry%20for%20vitreoretinal%20microsurgery&author=Liu,+X.&author=Iordachita,+I.I.&author=He,+X.&author=Taylor,+R.H.&author=Kang,+J.U.&publication_year=2012&journal=Biomed.+Opt.+Express&volume=3&pages=1062%E2%80%931076

99

168. Gonenc, B.; Gehlbach, P.; Handa, J.; Taylor, R.H.; Iordachita, I. Force-Sensing Microneedle

for Assisted Retinal Vein Cannulation. Proceedings of IEEE Sensors/IEEE International

Conference on Sensors, Valencia, Spain, 2–5 November 2014; pp. 698–701.

169. Ferreira, L.A.; Araujo, F.M.; Mascarenhas, T.; Natal Jorge, R.M.; Fernandes, A.A. Dynamic

assessment of women pelvic floor function by using a fiber Bragg grating sensor

system. Proc. SPIE 2006, 6083. [Google Scholar] [CrossRef]

170. Inokuchi, W.; Olsen, B.S.; Sojbjerg, J.O.; Sneppen, O. The relation between the position of

the glenohumeral joint and the intraarticular pressure: An experimental study. J. Shoulder

Elbow Surg. 1997, 6, 144–149. [Google Scholar]

171. Cottler, P.S.; Blevins, D.; Averett, J.; Wavering, T.A.; Morrow, D.A.; Shin, A.Y.; Kaufman,

K.R. Miniature optical fiber pressure microsensors for in vivo measurement of intramuscular

pressure. Proc. SPIE 2007, 6433. [Google Scholar] [CrossRef]

172. Nilsson, A.; Zhang, Q.; Styf, J. The amplitude of pulse-synchronous oscillations varies with

the level of intramuscular pressure in simulated compartment syndrome. J. Exp.

Orthop. 2015, 2. [Google Scholar] [CrossRef]

173. Li, J.; Hammer, S.; Shu, W.; Maier, R.; Hand, D.; Reuben, R.; MacPherson, W. An optical

fibre dynamic instrumented palpation sensor for the characterisation of biological

tissue. Sens. Actuators A Phys. 2015, 225, 53–60. [Google Scholar]

174. Roriz, P.; Ferreira, J.M.C.; Potes, J.C.; Oliveira, M.T.; Frazao, O.; Santos, J.L.; Simoes,

J.A.D.O. In vivo measurement of the pressure signal in the intervertebral disc of an

anaesthetized sheep. J. Biomed. Opt. 2014, 19. [Google Scholar] [CrossRef]

175. De Blast, R.; Conti, G.; Antonelli, M.; Bufi, M.; Gasparetto, A. A fibre optics system for the

evaluation of airway pressure in mechanically ventilated patients. Intensiv. Care

Med. 1992, 18, 405–409. [Google Scholar]

176. Sondergaard, S.; Karason, S.; Hanson, A.; Nilsson, K.; Hojer, S.; Lundin, S.; Stenqvist, O.

Direct measurement of intratracheal pressure in pediatric respiratory monitoring. Pediatric

Res. 2002, 51, 339–345. [Google Scholar]

177. Hogan, J.; Mintchev, M. Method and Apparatus for Intra-oesophageal Cough Detection.

Proceedings of the 28th Annual International Conference of the IEEE Engineering in

Medicine and Biology Society, New York, NY, USA, 30 August–3 September 2006; pp.

551–554.

178. Wood, B.J.; Ramkaransingh, J.R.; Fojo, T.; Walther, M.M.; Libutti, S.K. Percutaneous

tumor ablation with radio-frequency. Cancer 2002, 94, 443–451. [Google Scholar]

179. Solbiati, L.; Livraghi, T.; Goldberg, S.N.; Ierace, T.; Meloni, E.; Dellanoce, M.; Cova, L.;

Halpern, E.F.; Gazelle, G.S. Percutaneous radio-frequency ablation of hepatic metastases

from colorectal cancer: Long-term results in 117 patients 1. Radiology 2001, 221, 159–166.

[Google Scholar]

180. Sapareto, S.A.; Dewey, W.C. Thermal dose determination in cancer therapy. Int. J. Radiat.

Oncol. Biol. Phys. 1984, 10, 787–800. [Google Scholar]

181. Kotoh, K.; Nakamuta, M.; Morizono, S.; Kohjima, M.; Arimura, E.; Fukushima, M.; Enjoji,

M.; Sakai, H.; Nawata, H. A multi-step, incremental expansion method for radio frequency

ablation: Optimization of the procedure to prevent increases in intra-tumor pressure and to

reduce the ablation time. Liver Int. 2005, 25, 542–547. [Google Scholar]

182. Tosi, D.; Macchi, E.G.; Cigada, A. Fiber-Optic Temperature and Pressure Sensors Applied

to Radiofrequency Thermal Ablation in Liver Phantom: Methodology and Experimental

Measurements. J. Sens. 2015, 2015, 1–22. [Google Scholar]

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Dynamic%20assessment%20of%20women%20pelvic%20floor%20function%20by%20using%20a%20fiber%20Bragg%20grating%20sensor%20system&author=Ferreira,+L.A.&author=Araujo,+F.M.&author=Mascarenhas,+T.&author=Natal+Jorge,+R.M.&author=Fernandes,+A.A.&publication_year=2006&journal=Proc.+SPIE&volume=6083&doi=10.1117/12.646824

http://dx.doi.org/10.1117/12.646824

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=The%20relation%20between%20the%20position%20of%20the%20glenohumeral%20joint%20and%20the%20intraarticular%20pressure:%20An%20experimental%20study&author=Inokuchi,+W.&author=Olsen,+B.S.&author=Sojbjerg,+J.O.&author=Sneppen,+O.&publication_year=1997&journal=J.+Shoulder+Elbow+Surg.&volume=6&pages=144%E2%80%93149

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Miniature%20optical%20fiber%20pressure%20microsensors%20for%20in%20vivo%20measurement%20of%20intramuscular%20pressure&author=Cottler,+P.S.&author=Blevins,+D.&author=Averett,+J.&author=Wavering,+T.A.&author=Morrow,+D.A.&author=Shin,+A.Y.&author=Kaufman,+K.R.&publication_year=2007&journal=Proc.+SPIE&volume=6433&doi=10.1117/12.700989

http://dx.doi.org/10.1117/12.700989

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=The%20amplitude%20of%20pulse-synchronous%20oscillations%20varies%20with%20the%20level%20of%20intramuscular%20pressure%20in%20simulated%20compartment%20syndrome&author=Nilsson,+A.&author=Zhang,+Q.&author=Styf,+J.&publication_year=2015&journal=J.+Exp.+Orthop.&volume=2&doi=10.1186/s40634-015-0020-6

http://dx.doi.org/10.1186/s40634-015-0020-6

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=An%20optical%20fibre%20dynamic%20instrumented%20palpation%20sensor%20for%20the%20characterisation%20of%20biological%20tissue&author=Li,+J.&author=Hammer,+S.&author=Shu,+W.&author=Maier,+R.&author=Hand,+D.&author=Reuben,+R.&author=MacPherson,+W.&publication_year=2015&journal=Sens.+Actuators+A+Phys.&volume=225&pages=53%E2%80%9360

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=In%20vivo%20measurement%20of%20the%20pressure%20signal%20in%20the%20intervertebral%20disc%20of%20an%20anaesthetized%20sheep&author=Roriz,+P.&author=Ferreira,+J.M.C.&author=Potes,+J.C.&author=Oliveira,+M.T.&author=Frazao,+O.&author=Santos,+J.L.&author=Simoes,+J.A.D.O.&publication_year=2014&journal=J.+Biomed.+Opt.&volume=19&doi=10.1117/l.JBO.19.3.037006


http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=A%20fibre%20optics%20system%20for%20the%20evaluation%20of%20airway%20pressure%20in%20mechanically%20ventilated%20patients&author=De+Blast,+R.&author=Conti,+G.&author=Antonelli,+M.&author=Bufi,+M.&author=Gasparetto,+A.&publication_year=1992&journal=Intensiv.+Care+Med.&volume=18&pages=405%E2%80%93409

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Direct%20measurement%20of%20intratracheal%20pressure%20in%20pediatric%20respiratory%20monitoring&author=Sondergaard,+S.&author=Karason,+S.&author=Hanson,+A.&author=Nilsson,+K.&author=Hojer,+S.&author=Lundin,+S.&author=Stenqvist,+O.&publication_year=2002&journal=Pediatric+Res.&volume=51&pages=339%E2%80%93345

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Percutaneous%20tumor%20ablation%20with%20radio-frequency&author=Wood,+B.J.&author=Ramkaransingh,+J.R.&author=Fojo,+T.&author=Walther,+M.M.&author=Libutti,+S.K.&publication_year=2002&journal=Cancer&volume=94&pages=443%E2%80%93451

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Percutaneous%20radio-frequency%20ablation%20of%20hepatic%20metastases%20from%20colorectal%20cancer:%20Long-term%20results%20in%20117%20patients%201&author=Solbiati,+L.&author=Livraghi,+T.&author=Goldberg,+S.N.&author=Ierace,+T.&author=Meloni,+E.&author=Dellanoce,+M.&author=Cova,+L.&author=Halpern,+E.F.&author=Gazelle,+G.S.&publication_year=2001&journal=Radiology&volume=221&pages=159%E2%80%93166

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Thermal%20dose%20determination%20in%20cancer%20therapy&author=Sapareto,+S.A.&author=Dewey,+W.C.&publication_year=1984&journal=Int.+J.+Radiat.+Oncol.+Biol.+Phys.&volume=10&pages=787%E2%80%93800

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=A%20multi-step,%20incremental%20expansion%20method%20for%20radio%20frequency%20ablation:%20Optimization%20of%20the%20procedure%20to%20prevent%20increases%20in%20intra-tumor%20pressure%20and%20to%20reduce%20the%20ablation%20time&author=Kotoh,+K.&author=Nakamuta,+M.&author=Morizono,+S.&author=Kohjima,+M.&author=Arimura,+E.&author=Fukushima,+M.&author=Enjoji,+M.&author=Sakai,+H.&author=Nawata,+H.&publication_year=2005&journal=Liver+Int.&volume=25&pages=542%E2%80%93547

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber-Optic%20Temperature%20and%20Pressure%20Sensors%20Applied%20to%20Radiofrequency%20Thermal%20Ablation%20in%20Liver%20Phantom:%20Methodology%20and%20Experimental%20Measurements&author=Tosi,+D.&author=Macchi,+E.G.&author=Cigada,+A.&publication_year=2015&journal=J.+Sens.&volume=2015&pages=1%E2%80%9322

100

183. Poeggel, S.; Tosi, D.; Leen, G.; Lewis, E. Low drift and high resolution miniature optical

fiber combined pressure- and temperature sensor for cardio-vascular and other medical

applications. Proceedings of the 2013 IEEE Sensors, Baltimore, MD, USA, 3–6 November

2013; pp. 1–4.

184. Kokkinos, D.; Dehipawala, S.; Holden, T.; Cheung, E.; Musa, M.; Tremberger, G., Jr.;

Schneider, P.; Lieberman, D.; Cheung, T. Fiber optic based heart-rate and pulse pressure

shape monitor. Proc. SPIE 2012, 8218. [Google Scholar] [CrossRef]

185. Van Brakel, A.; Swart, PL.; Chtcherbakov, A.A.; Shlyagin, M.G. Blood pressure manometer

using a twin Bragg grating Fabry-Perot interferometer. Proc. SPIE 2005, 5634, 595–602.

[Google Scholar]

186. Mo, Z.; Xu, W.; Broderick, N. A Fabry-Perot optical fiber force sensor based on intensity

modulation for needle tip force sensing. Proceedings of the 2015 6th International

Conference on Automation, Robotics and Applications (ICARA), Queenstown, New

Zealand, 17–19 February 2015; pp. 376–380.

187. Dennison, C.R.; Wild, P.M.; Byrnes, P.W.; Saari, A.; Itshayek, E.; Wilson, D.C.; Zhu, Q.A.;

Dvorak, M.F.; Cripton, P.A.; Wilson, D.R. Ex vivo measurement of lumbar intervertebral

disc pressure using fibre-Bragg gratings. J. Biomech. 2008,41, 221–225. [Google Scholar]

188. Chen, Z.; Lau, D.; Teo, J.T.; Ng, S.H.; Yang, X.; Kei, P.L. Simultaneous measurement of

breathing rate and heart rate using a microbend multimode fiber optic sensor. J. Biomed.

Opt. 2014, 19. [Google Scholar] [CrossRef]

189. Hao, J.; Jayachandran, M.; Kng, P.; Foo, S.; Aung, P.; Cai, Z. FBG-based smart bed system

for healthcare applications.Front. Optoelectron. China 2010, 3, 78–83. [Google Scholar]

190. Nishyama, M.; Miyamoto, M.; Watanabe, K. Respiration and body movement analysis

during sleep in bed using hetero-core fiber optic pressure sensors without constraint to

human activity. J. Biomed. Opt. 2011, 16. [Google Scholar] [CrossRef]

191. Dziuda, L.; Skibniewski, F.W.; Krej, M.; Lewandowski, J. Monitoring respiration and

cardiac activity using fiber Bragg grating-based sensor. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2012, 59,


192. Swart, P.L.; Lacquet, B.M.; Chtcherbakov, A.A. A fiber optic oesophageal pressure

sensor. Proc. SPIE 2004, 5502, 120–123. [Google Scholar]

193. Dziuda, L.; Skibniewski, F.W.; Krej, M.; Baran, P.M. Fiber Bragg grating-based sensor for

monitoring respiration and heart activity during magnetic resonance imaging

examinations. J. Biomed. Opt. 2013, 18. [Google Scholar] [CrossRef]

194. Samba Sensors, Exactly, How Accurate Pressure Data Do You Need? Harvard Apparatus

Canada: St. Laurent, Quebec, Canada, 2007.

195. Camino, OLM IntracraData pressure monitoring kit Model 110-4B; Integra NeuroSciences

Camino: San Diego, CA, USA, 1998.

196. Maquet, CS300IABP Product Features; Maquet Getinge Group: Mahwah, NJ, USA.

197. Harada, M.; Qin, Y.; Takano, H.; Minamino, T.; Zou, Y.; Toko, H.; Ohtsuka, M.; Matsuura,

K.; Sano, M.; Nishi, J.I.; et al. G-CSF prevents cardiac remodeling after myocardial

infarction by activating the Jak-Stat pathway in cardiomyocytes.Nat. Med. 2005, 11, 305–


198. Krave, U.; Höjer, S.; Hansson, H.A. Transient, powerful pressures are generated in the brain

by a rotational acceleration impulse to the head. Eur. J. Neurosci. 2005, 21, 2876–2882.

[Google Scholar]

199. Murtha, L.; McLeod, D.; Spratt, N. Epidural Intracranial Pressure Measurement in Rats

Using a Fiber-optic Pressure Transducer. J. Vis. Exp. 2012. [Google Scholar] [CrossRef]

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber%20optic%20based%20heart-rate%20and%20pulse%20pressure%20shape%20monitor&author=Kokkinos,+D.&author=Dehipawala,+S.&author=Holden,+T.&author=Cheung,+E.&author=Musa,+M.&author=Tremberger,+G.,+Jr.&author=Schneider,+P.&author=Lieberman,+D.&author=Cheung,+T.&publication_year=2012&journal=Proc.+SPIE&volume=8218&doi=10.1117/12.909582

http://dx.doi.org/10.1117/12.909582

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Blood%20pressure%20manometer%20using%20a%20twin%20Bragg%20grating%20Fabry-Perot%20interferometer&author=Van+Brakel,+A.&author=Swart,+PL.&author=Chtcherbakov,+A.A.&author=Shlyagin,+M.G.&publication_year=2005&journal=Proc.+SPIE&volume=5634&pages=595%E2%80%93602

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Ex%20vivo%20measurement%20of%20lumbar%20intervertebral%20disc%20pressure%20using%20fibre-Bragg%20gratings&author=Dennison,+C.R.&author=Wild,+P.M.&author=Byrnes,+P.W.&author=Saari,+A.&author=Itshayek,+E.&author=Wilson,+D.C.&author=Zhu,+Q.A.&author=Dvorak,+M.F.&author=Cripton,+P.A.&author=Wilson,+D.R.&publication_year=2008&journal=J.+Biomech.&volume=41&pages=221%E2%80%93225

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Simultaneous%20measurement%20of%20breathing%20rate%20and%20heart%20rate%20using%20a%20microbend%20multimode%20fiber%20optic%20sensor&author=Chen,+Z.&author=Lau,+D.&author=Teo,+J.T.&author=Ng,+S.H.&author=Yang,+X.&author=Kei,+P.L.&publication_year=2014&journal=J.+Biomed.+Opt.&volume=19&doi=10.1117/l.JBO.19.5.057001


http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=FBG-based%20smart%20bed%20system%20for%20healthcare%20applications&author=Hao,+J.&author=Jayachandran,+M.&author=Kng,+P.&author=Foo,+S.&author=Aung,+P.&author=Cai,+Z.&publication_year=2010&journal=Front.+Optoelectron.+China&volume=3&pages=78%E2%80%9383

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Respiration%20and%20body%20movement%20analysis%20during%20sleep%20in%20bed%20using%20hetero-core%20fiber%20optic%20pressure%20sensors%20without%20constraint%20to%20human%20activity&author=Nishyama,+M.&author=Miyamoto,+M.&author=Watanabe,+K.&publication_year=2011&journal=J.+Biomed.+Opt.&volume=16&doi=10.1117/1.3528008

http://dx.doi.org/10.1117/1.3528008

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Monitoring%20respiration%20and%20cardiac%20activity%20using%20fiber%20Bragg%20grating-based%20sensor&author=Dziuda,+L.&author=Skibniewski,+F.W.&author=Krej,+M.&author=Lewandowski,+J.&publication_year=2012&journal=IEEE+Trans.+Biomed.+Eng.&volume=59&pages=1934%E2%80%931942

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=A%20fiber%20optic%20oesophageal%20pressure%20sensor&author=Swart,+P.L.&author=Lacquet,+B.M.&author=Chtcherbakov,+A.A.&publication_year=2004&journal=Proc.+SPIE&volume=5502&pages=120%E2%80%93123

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Fiber%20Bragg%20grating-based%20sensor%20for%20monitoring%20respiration%20and%20heart%20activity%20during%20magnetic%20resonance%20imaging%20examinations&author=Dziuda,+L.&author=Skibniewski,+F.W.&author=Krej,+M.&author=Baran,+P.M.&publication_year=2013&journal=J.+Biomed.+Opt.&volume=18&doi=10.1117/l.JBO.18.5.057006


http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=G-CSF%20prevents%20cardiac%20remodeling%20after%20myocardial%20infarction%20by%20activating%20the%20Jak-Stat%20pathway%20in%20cardiomyocytes&author=Harada,+M.&author=Qin,+Y.&author=Takano,+H.&author=Minamino,+T.&author=Zou,+Y.&author=Toko,+H.&author=Ohtsuka,+M.&author=Matsuura,+K.&author=Sano,+M.&author=Nishi,+J.I.&publication_year=2005&journal=Nat.+Med.&volume=11&pages=305%E2%80%93311

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Transient,%20powerful%20pressures%20are%20generated%20in%20the%20brain%20by%20a%20rotational%20acceleration%20impulse%20to%20the%20head&author=Krave,+U.&author=H%C3%B6jer,+S.&author=Hansson,+H.A.&publication_year=2005&journal=Eur.+J.+Neurosci.&volume=21&pages=2876%E2%80%932882

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Epidural%20Intracranial%20Pressure%20Measurement%20in%20Rats%20Using%20a%20Fiber-optic%20Pressure%20Transducer&author=Murtha,+L.&author=McLeod,+D.&author=Spratt,+N.&publication_year=2012&journal=J.+Vis.+Exp.&doi=10.3791/3689

http://dx.doi.org/10.3791/3689

101

200. Hoejer, S.; Krantz, M.; Ekstroem, L.; Kaigle, A.; Holm, S. Microstructure-based fiber optic

pressure sensor for measurements in lumbar intervertebral discs. Proc. SPIE 1999, 3570.


201. Nazarian, S.; Kolandaivelu, A.; Zviman, M.M.; Meininger, G.R.; Kato, R.; Susil, R.C.;

Roguin, A.; Dickfeld, T.L.; Ashikaga, H.; Calkins, H.; et al. Feasibility of real-time magnetic

resonance imaging for catheter guidance in electrophysiology

studies. Circulation 2008, 118, 223–229. [Google Scholar]

202. Casanova, F.; Carney, PR.; Sarntinoranont, M. Effect of Needle Insertion Speed on Tissue

Injury, Stress, and Backflow Distribution for Convection-Enhanced Delivery in the Rat

Brain. PLoS ONE 2014, 9. [Google Scholar] [CrossRef]

203. Lescot, T.; Reina, V.; Le Manach, Y.; Boroli, E.; Chauvet, D.; Boch, A.L.; Puybasset, L. In

vivo accuracy of two intraparenchymal intracranial pressure monitors. In Applied Physiology

in Intensive Care Medicine 1; Springer: Berlin Heidelberg, Germany, 2012; pp. 249–253.

[Google Scholar]

204. Kim, M.; Edlow, B.; Durduran, T.; Frangos, S.; Mesquita, R.; Levine, J.; Greenberg, J.;

Yodh, A.; Detre, J. Continuous Optical Monitoring of Cerebral Hemodynamics During

Head-of-Bed Manipulation in Brain-Injured Adults. Neurocrit. Care 2014, 20, 443–453.

[Google Scholar]

205. Crenshaw, A.; Styf, J.; Hargens, A. Intramuscular pressures during exercise: An evaluation

of a fiber optic transducer-tipped catheter system. Eur. J. Appl. Physiol. Occup.

Physiol. 1992, 65, 178–182. [Google Scholar]

206. Pedowitz, R.A.; Gershuni, D.H.; Crenshaw, A.G.; Petras, S.L.; Danzig, L.A.; Hargens, A.R.

Intraarticular pressure during continuous passive motion of the human knee. J. Orthop.

Res. 1989, 7, 530–537. [Google Scholar]

207. Nair, P.K.; Scolieri, S.; Lee, A.B. What's Trending. J. Invasiv. Cardiol. 2011, 23, 162–166.

[Google Scholar]

208. SÜLÜN Eyüp Ersan, Muzaffer ASLAN, Elektronik Devre Uygulamaları I, İzmir, 2004

209. SÜLÜN Eyüp Ersan, Muzaffer ASLAN, Abdülkadir ÇAKIR, Elektronik Devre

Uygulamaları II, İzmir, 2004.

210. SÜLÜN Eyüp Ersan, Muzaffer ASLAN, Abdülkadir ÇAKIR, Elektronik Devre

Uygulamaları III, İzmir, 2004.

211. YAZGAN Ertuğrul, Mehmet KORÜREK, Tıp Elektroniği, İstanbul, 1996.

212. www.thinkquest.org

213. Binnur SAGBAŞ''Yıldız Teknik Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Numan

DURAKBAŞAViyana Teknik Üniversitesi,İmalat ve Ölçme Tekniği Departmanı, Tıbbı ölçümler ve

analizlerde kullanılan biyosensörler makalesi

214. http.//biyokure.org/biyosensorlerin-uygulama-alanlari-1/7664/

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Microstructure-based%20fiber%20optic%20pressure%20sensor%20for%20measurements%20in%20lumbar%20intervertebral%20discs&author=Hoejer,+S.&author=Krantz,+M.&author=Ekstroem,+L.&author=Kaigle,+A.&author=Holm,+S.&publication_year=1999&journal=Proc.+SPIE&volume=3570&doi=10.1117/12.336921

http://dx.doi.org/10.1117/12.336921

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Feasibility%20of%20real-time%20magnetic%20resonance%20imaging%20for%20catheter%20guidance%20in%20electrophysiology%20studies&author=Nazarian,+S.&author=Kolandaivelu,+A.&author=Zviman,+M.M.&author=Meininger,+G.R.&author=Kato,+R.&author=Susil,+R.C.&author=Roguin,+A.&author=Dickfeld,+T.L.&author=Ashikaga,+H.&author=Calkins,+H.&publication_year=2008&journal=Circulation&volume=118&pages=223%E2%80%93229

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Effect%20of%20Needle%20Insertion%20Speed%20on%20Tissue%20Injury,%20Stress,%20and%20Backflow%20Distribution%20for%20Convection-Enhanced%20Delivery%20in%20the%20Rat%20Brain&author=Casanova,+F.&author=Carney,+PR.&author=Sarntinoranont,+M.&publication_year=2014&journal=PLoS+ONE&volume=9&doi=10.1371/journal.pone.0094919

http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0094919

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=In%20vivo%20accuracy%20of%20two%20intraparenchymal%20intracranial%20pressure%20monitors&author=Lescot,+T.&author=Reina,+V.&author=Le+Manach,+Y.&author=Boroli,+E.&author=Chauvet,+D.&author=Boch,+A.L.&author=Puybasset,+L.&publication_year=2012&pages=249%E2%80%93253

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Continuous%20Optical%20Monitoring%20of%20Cerebral%20Hemodynamics%20During%20Head-of-Bed%20Manipulation%20in%20Brain-Injured%20Adults&author=Kim,+M.&author=Edlow,+B.&author=Durduran,+T.&author=Frangos,+S.&author=Mesquita,+R.&author=Levine,+J.&author=Greenberg,+J.&author=Yodh,+A.&author=Detre,+J.&publication_year=2014&journal=Neurocrit.+Care&volume=20&pages=443%E2%80%93453

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Intramuscular%20pressures%20during%20exercise:%20An%20evaluation%20of%20a%20fiber%20optic%20transducer-tipped%20catheter%20system&author=Crenshaw,+A.&author=Styf,+J.&author=Hargens,+A.&publication_year=1992&journal=Eur.+J.+Appl.+Physiol.+Occup.+Physiol.&volume=65&pages=178%E2%80%93182

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=Intraarticular%20pressure%20during%20continuous%20passive%20motion%20of%20the%20human%20knee&author=Pedowitz,+R.A.&author=Gershuni,+D.H.&author=Crenshaw,+A.G.&author=Petras,+S.L.&author=Danzig,+L.A.&author=Hargens,+A.R.&publication_year=1989&journal=J.+Orthop.+Res.&volume=7&pages=530%E2%80%93537

http://scholar.google.com/scholar_lookup?title=What%27s%20Trending&author=Nair,+P.K.&author=Scolieri,+S.&author=Lee,+A.B.&publication_year=2011&journal=J.+Invasiv.+Cardiol.&volume=23&pages=162%E2%80%93166

http://www.thinkquest.org/

102

ÖZGEÇMİŞ

Ramazan Demir 1991'de Diyarbakır'da doğdu; ilk ve orta öğrenimini aynı

şehirde tamamladı; Özel Dicle Anadolu ve Fen Lisesi, Matematik-Fen

Bölümü'nden mezun olduktan sonra 2011 yılında Karabük Üniversitesi,

Mühendislik Fakültesi, Mekatronik Mühendisliği Bölümü'ne girdi. Halen bu

bölümde eğitimini sürdürmektedir.

İletişim Bilgileri

Adres: Kurtismail Paşa 5. Sokak Pınar Apartmanı A blok 4/15

Yenişehir/DİYARBAKIR

E-posta: [email protected]

Tel: 5425326321

103

.

optik fiber basınç sensörlerinin medikal · 2019-07-24 · 2.1.1.kullanım alanları ......

Documents