النمذجة التحليلية ومحاكاة FEM لحساس الضغط السعوي لاستشعار الضغط داخل العين(IOP)
الملخص
تُعدّ حساسات الضغط السعوية من بين أكثر الأنظمة الكهروميكانيكية الصغرية (MEMS) Micro Electro Mechanical Systems الواعدة في السنوات الأخيرة، وذلك لاستهلاكها المنخفض للطاقة، والموثوقية العالية، ويتم الآن استكشاف حساسات Mano Electro Mechanical Systems (NEMS) على نطاق واسع حيث ظهرت هذه الحساسات من تقنية النظم الكهروميكانيكية المايكروية MEMS وتتمتع بالعديد من المزايا مقارنة بحساسات MEMS التقليدية (بحجم ميكرون)، ودخلت في الكثير من التطبيقات في مجالات متعددة مثل الرعاية الطبية والصحية والسيارات وغيرها كونها تمتلك العديد من السمات التي تجعلها فريدة ومميزة للغاية، مثل: الحجم الصغير، والكتلة المنخفضة، والحساسية العالية، وانخفاض تكلفة الإنتاج. بالإضافة الى انها تعد مناسبة تماماً لتطبيقات استشعار الضغط المنخفض التي تتراوح من عدد قليل من باسكال إلى كيلو باسكال.
انطلاقاً من أهمية حساسات الضغط القائمة على NEMS في مجال الرعاية الطبية نقدم في هذا البحث حساس الضغط السعوي القائم على Nano-MEMS، للاستشعار المستمر لضغط العين الطبيعي وغير الطبيعي (IOP).يتكون الحساس النانوي المقترح من طبقتين (علوية وسفلية) من مادة ECTFE (Ethylene-chlorotrifluoroethylene) وتفصل بينهما طبقة من Zirconium dioxide (ZrO2)، تمت مناقشة انحراف الغشاء، وتغير السعة في هذا العمل، باستخدام COMSOL Multiphysics (Software for Multiphasiques Simulation) في المحاكاة التحليلية (Finite Element) FEM و النمذجة ثلاثية الأبعاد للحساس. وقد بلغت قيمة الانحراف الاعظمي عند اقصى ضغط 8KPaحوال 290nmللحساس المقترح، في حين بلغت السعة الأولية للحساس1.64 *10-14 F أما السعة بعد تطبيق الضغط بلغت 2.5pF. وتعدَ هذه النتائج أعلى نتائج تم الحصول عليها باستخدام أبعاد نانوية مقارنةً مع الدراسات السابقة.
