Effects of biocompatible encapsulations on the acoustic characteristics of CMUTs

Advances in modern medicine enable the use of medical implants for the treatment of an increasing number of diseases. If different implanted systems need to communicate with each other, data transmission using ultrasound is a promising solution. In this dissertation, an encapsulation strategy, which allows the use of capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUTs) within conventional implant housings, was developed and evaluated for the first time. The novel encapsulation approach consists of a silicone layer for coupling the CMUT to a layer of polyether ether ketone (PEEK) or titanium. Both materials are widely used for medical implant housings. Finite element simulations, complemented by measurements in air and in immersion as well as ex vivo experiments, have shown that effective data transmission with data rates of minimum 0.8 Mbps is possible over at least 6 cm with this encapsulation strategy.Die Fortschritte in der modernen Medizin ermöglichen immer häufiger den Einsatz von medizinischen Implantaten zur Therapie. In Anwendungsfällen, die eine Kommunikation mehrerer implantierter Systeme untereinander erfordern, stellt die Datenübertragung mit Hilfe akustischer Wellen eine vielversprechende Lösung dar. Hierfür ist eine biokompatible Kapselung nötig, die eine effiziente Datenübertragung nicht verhindert. In dieser Arbeit wird erstmals eine Kapselungsstrategie entwickelt und evaluiert, die den Einsatz von kapazitiven mikromechanischen Ultraschallwandlern (CMUTs) innerhalb konventioneller Implantatgehäuse ermöglicht. Die untersuchte neuartige Kapselung besteht aus einer Silikonschicht zur Ankopplung an eine Schicht aus Polyetheretherketon (PEEK) oder Titan, zwei weitverbreitete Materialien für die Kapselung medizinischer Implantate. Finite Elemente Simulationen, Messungen in Luft und Flüssigkeit sowie ex vivo Experimente haben gezeigt, dass mit dieser Kapselungsstrategie eine effektive Datenübertragung über mindestens 6 cm möglich ist. Die in ex vivo Experimenten ermittelten Frequenzbandbreiten der gekapselten CMUTs ermöglichen Datenraten von mindestens 0.8 Mbps. Ein zusätzlicher experimenteller Vergleich mit herkömmlichen Kapselungen für CMUTs bestätigt das große Potenzial der neuartigen Kapselung aus Silikon und PEEK. Abschließend wurden zukünftige Ansatzpunkte zur Steigerung von Signalamplitude und Datenrate identifiziert und diskutiert

A comprehensive survey on hybrid communication in context of molecular communication and terahertz communication for body-centric nanonetworks

With the huge advancement of nanotechnology over the past years, the devices are shrinking into micro-scale, even nano-scale. Additionally, the Internet of nano-things (IoNTs) are generally regarded as the ultimate formation of the current sensor networks and the development of nanonetworks would be of great help to its fulfilment, which would be ubiquitous with numerous applications in all domains of life. However, the communication between the devices in such nanonetworks is still an open problem. Body-centric nanonetworks are believed to play an essential role in the practical application of IoNTs. BCNNs are also considered as domain specific like wireless sensor networks and always deployed on purpose to support a particular application. In these networks, electromagnetic and molecular communications are widely considered as two main promising paradigms and both follow their own development process. In this survey, the recent developments of these two paradigms are first illustrated in the aspects of applications, network structures, modulation techniques, coding techniques and security to then investigate the potential of hybrid communication paradigms. Meanwhile, the enabling technologies have been presented to apprehend the state-of-art with the discussion on the possibility of the hybrid technologies. Additionally, the inter-connectivity of electromagnetic and molecular body-centric nanonetworks is discussed. Afterwards, the related security issues of the proposed networks are discussed. Finally, the challenges and open research directions are presented

XXIV congreso anual de la sociedad española de ingeniería biomédica (CASEIB2016)

En la presente edición, más de 150 trabajos de alto nivel científico van a ser presentados en 18 sesiones paralelas y 3 sesiones de póster, que se centrarán en áreas relevantes de la Ingeniería Biomédica. Entre las sesiones paralelas se pueden destacar la sesión plenaria Premio José María Ferrero Corral y la sesión de Competición de alumnos de Grado en Ingeniería Biomédica, con la participación de 16 alumnos de los Grados en Ingeniería Biomédica a nivel nacional. El programa científico se complementa con dos ponencias invitadas de científicos reconocidos internacionalmente, dos mesas redondas con una importante participación de sociedades científicas médicas y de profesionales de la industria de tecnología médica, y dos actos sociales que permitirán a los participantes acercarse a la historia y cultura valenciana. Por primera vez, en colaboración con FENIN, seJane Campos, R. (2017). XXIV congreso anual de la sociedad española de ingeniería biomédica (CASEIB2016). Editorial Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/79277EDITORIA