Отримано 01.08.2023, Доопрацьовано 27.10.2023, Прийнято 24.11.2023

Розробка математичної моделі теплового поля інтегральної структури при реалізації сенсорів для біомедичних досліджень

Сергій Павлов, Вальдемар Войчик, Роман Голяка, Олексій Азаров, Лариса Никифорова, Ян Лунінь

В статті розглянуто реалізація комплексної методики для електротеплового моделювання вимірювальних перетворювачів теплових сенсорів потоку, який поєднує синтез кола заміщення імпульсної температурної релаксації та спосіб формування ВАХ перетворювачів в режимі їх самонагріву струмом живлення.  Розглянуто питання оцінювання нестабільності ітераційних процесів при аналізі ВАХ вимірювальних перетворювачів з від’ємним диференційним опором, що обумовлено самонагрівом цих перетворювачів. Розроблено експрес-метод визначення меж, в яких забезпечується коректний електротепловий DC аналіз для застосування в біомедичних приладах та системах

електротеплове моделювання, вимірювальні перетворювачі, самонагрів перетворювачів, біомедичні прилади та системи, експрес-метод
76-83
Pavlov, S., Wojcik, W., Holyaka, R., Azarov, A., Nykyforova, L., & Longyin, Y. (2023). Development of a mathematical model of the thermal field of an integral structure in the implementation of sensors for biomedical research. Information Technologies and Computer Engineering, 20(3), 76-83. https://doi.org/10.31649/1999-9941-2023-58-3-76-83

Використані джерела

[1] Fang, Y., & Liou, W.W. (2002). Computations of the flow and heat transfer in microdevices using DSMC with implicit boundary conditions. Journal of Heat Transfer, 124, 338-345.

[2]. Liou, W.W., & Fang, Y. (2000). Implicit boundary conditions for direct simulation Monte Carlo method in MEMS flow predictions. Computer Modeling in Engineering & Sciences, 1(4), 119-128.

[3] Weiping, Y., Chong, L., Jianhua, L., Lingzhi, M., & Defang, N. (2005). Thermal distribution microfluidic sensor based on silicon. Sensors and Actuators B, 108, 943-946.

[4] Van Oudheusden, B.W. (1992). Silicon thermal flow sensors. Sensors and Actuators A: Physical, 30, 5-26.

[5] Ashauer, M., Glosch, H., Hedrich, F., Hey, N., Sandmaier, H., & Lang, W. (1999). Thermal flow sensor for liquids and gases based on combinations of two principles. Sensors and Actuators A: Physical, 73, 713.

[6] Jiang, F., Tai, Y.-C., Ho, C.-M., Karan, R., & Garstenauer, M. (1994). Theoretical and experimental studies of micromachined hot-wire anemometers. In International electron devices meeting (IEDM) (pp. 139-142). San Francisco: IEEE. doi: 10.1109/IEDM.1994.383445.

[7] Van Baar, J.J., Wiegerink, R.W., Lammerink, T.S.J., Krijnen, G.J.M., & Elwenspoek, M. (2001). Micromachined structures for the thermal measurements of fluid and flow parameters. Journal of Micromechanics and Microengineering, 11, 311-318.

[8] Lammerink, T.S.T., Tas, N.R., Elwenspoek, M., & Fluitman, J.H.J. (1993). Micro-liquid flow sensor. Sensors and Actuators A: Physical, 37-38, 45-50.

[9] Handford, P.M., & Bradshaw, P. (1989). The pulsed-wire anemometer. Experiments in Fluids, 7, 125-132. doi: 10.1007/BF00207305.

[10] Menga, E., Li, P.-Y., & Tai, Y.-C. (2008). A biocompatible Parylene thermal flow sensing array. Sensors and Actuators A: Physical, 144, 18-28.

[11] Margelov, A. (2005). Honeywell gas flow sensors. Chip News, 9(102), 56-58.

[12] Gotra, Z.Yu., Holyaka, R.L., Pavlov, S.V., Kulenko, S.S., & Manus, O.V. (2009). Differential thermometer with high resolution. Technology and Construction in Electronic Equipment, 6(84), 1-5.

[13] Wójcik, W., & Smolarz, A. (Eds.). (2017). Information technology in medical diagnostics. Leiden: CRC Press.

[14] Wójcik, W., Pavlov, S., & Kalimoldayev, M. (2019). Information technology in medical diagnostics II. London: Taylor & Francis Group.

[15] Wójcik, W., Pavlov, S. (Eds.). (2022). Highly linear microelectronic sensors signal converters based on push-pull amplifier circuits. Lublin: Comitet Inzynierii Srodowiska PAN.

[16] Nosova, Ya., Pavlov, S., Avrunin, O., Hrushko, O., & Shushlyapina, N. (2021). System of three-dimensional human face images formation for plastic and reconstructive medicine. In P. Arras & D. Luengo (Eds.), Teaching and subjects on bio-medical engineering approaches and experiences from the BIOART-project (pp. 187-203). Leuven: Acco cv.

[17] Kukharchuk, V.V., Pavlov, S.V., Holodiuk, V.S., Kryvonosov, V.E., Skorupski, K., Mussabekova, A., & Karnakova, G. (2022). Information conversion in measuring channels with optoelectronic sensors. Sensors, 22(1), article number 271. doi: 10.3390/s22010271.

[18] Avrunin, O.G., Nosova, Y.V., Pavlov, S.V., Shushliapina, N.O., Bouhlal, N.A., Ormanbekova, A., Iskakova, A., & Harasim, D. (2021). Research active posterior rhinomanometry tomography method for nasal breathing determining violations. Sensors, 21, article number 8508. doi: 10.3390/s21248508.

[19 Avrunin, O.G., Nosova, Y.V., Abdelhamid, I.Y., Pavlov, S.V., Shushliapina, N.O., Wójcik, W., Kisała, P., & Kalizhanova, A. (2021). Possibilities of automated diagnostics of odontogenic sinusitis according to the computer tomography data. Sensors, 21, article number 1198. doi: 10.3390/s21041198.

[20] Kukharchuk, V.V., Pavlov, S.V., Katsyv, S.Sh., Koval, A.M., Holodiuk, V.S., Lysyi, M.V., Kotyra, A., Mamyrbaev, O., & Kalabayeva, A. (2021). Transient analysis in 1st order electrical circuits in violation of commutation laws. Przegląd Elektrotechniczny, 97(9), 26-29., doi: 10.15199/48.2021.09.05.

[21] Tymchyk, G.S., Skytsiuk, V.I., Waintraub, M.A., & Klochko, T.R. (2004). Sensors of electric magnetic radiation for bioengineering research. Kyiv: S.E. Lesia.

[22] Osadchuk, O. V. (2000). Microelectronic frequency converters on the base of the transistor structures with negative resistance. Vinnytsia: UNIVERSUM-Vinnytsia.