I n te r n ati o n al   Jo u r n al   o El e c tr i c a l   an d   C o m p u te r   En gi n e e r i n g   (I JEC E )   V o l .   10 ,   N o .   2 A p r i l   2020 ,   p p.   1229 ~ 123 8   IS S N :   2088 - 8708 D O I :   10. 1 1591 / i j e c e . v 10 i 2 . pp1229 - 1238             1229       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i j e c e . i ae s c or e . c om / i nd e x . php / IJ E CE   T h e   d e v e l o p m e n t   o f   a   w i r e l e ss  L C P - b a sed  i n t r a c r a n i a l   p r e ssu r e   senso r   f o r   t r a u m a t i c   b r a i n   i n j u r y   p a t i e n t s       P r e e d i p at   S atta yas o o n th o r n 1 Ja c k r i S u th ak o r n 2 S o r ayo u th   C h amn an v e j,   M . D 3   1 D e pa r t m e n t   o f   B i o m e di c a l   E ng i ne e r i ng M a hi do l   U n i v e r s i t y T h a i l a nd   2 C e nt e r   f o r   B i o m e di c a l   a n R o bo t i c s   T e c hno l o gy ,   M a h i do l   U ni v e r s i t y T ha i l a nd   3 D e pa r t m e n t   o f   S ur g e r y ,   M a h i do l   U ni v e r s i t y T ha i l a nd       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T   Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e d   J un   10 ,   201 9   R e v i s e O c t   9 ,   20 19   A c c e pt e O c t   2 1 ,   2 0 19       R a i s e i nt r a c r a ni a l   p r e s s u r e   ( I C P )   i t r a um a t i c   br a i i n j ur y   ( T B I )   pa t i e nt s   c a l e a t o   de a t h .   I C P   m e a s ur e m e nt   i s   r e qu i r e t o   m o ni t o r   t he   c o ndi t i o o f   a   pa t i e nt   a nd  t o   i nf o r m   T B I   t r e a t m e nt .   T h i s   w o r pr e s e nt s   a   ne w   w i r e l e s s   l i q ui c r y s t a l   po l y m e r   ( L C P )   ba s e I C P   s e ns o r .   T he   s e ns o r   i s   de s i g ne w i t h   t he   pu r po s e   o f   m e a s ur i ng   I C P   a nd  w i r e l e s s l y   t r a ns m i t t i ng   t he   s i g na l   t o   a e xt e r n a l   m o ni t o r i ng   uni t .   T h e   s e ns o r   i s   m i ni m a l l y   i nv a s i v e   a nd   bi o c o m pa t i bl e   due   t o   t h e   m e c ha ni c a l   de s i g a nd  t he   us e   o f   L C P .   A   pr o t o t y pe   s e ns o r   a nd  a s s o c i a t e w i r e l e s s   m o dul e   a r e   f a br i c a t e a n t e s t e t o   de m o ns t r a t e   t he   f unc t i o na l i t y   a nd  pe r f o r m a nc e   o f   t he   w i r e l e s s   L C P - ba s e d   I C P   s e ns o r .   E x pe r i m e n t a l   r e s u l t s   s ho w   t ha t   t he   w i r e l e s s   L C P - ba s e I C P   s e ns o r   c a o pe r a t e   i t h e   pr e s s ur e   r a ng e   o f   -   60. 12  m m H g .   B a s e o r e pe a t e m e a s ur e m e n t s ,   t h e   s e n s i t i v i t y   of   t he   s e ns o r   i s   f o und  t o   be   25. 62   µV m m H g - 1,   w i t a   s t a nda r d e v i a t i o o f   ±   1. 16  µV m m H g - 1.   T hi s   w o r r e p r e s e n t s   a   s i g ni f i c a nt   s t e t o w a r d s   a c hi e v i ng   a   w i r e l e s s ,   i m pl a n t a bl e ,   m i ni m a l l y   i nv a s i v e   I C P   m o ni t o r i ng   s t r a t e g y   f o r   T B I   pa t i e nt s .   Ke y w or d s :   F i ni t e   E l e m e nt   M e t h o d   Int r a c ra n i a l   P r e s s ur e   s e n s o r   L CP   M E M S   F a b r i c a t i o n   S i m ul a t i o n   C opy r i gh t   ©   2020   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e   A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   J a c kri t   S ut ha ko rn,     Ce n t e f o r   B i o m e di c a l   a n d   R obo t i c s   T e c hn o l o g y ,     F a c ul t y   of   E n g i n e e ri n g,   M a h i do l   U ni v e r s i t y ,   25/ 25   P ut t a m o n t h o R o a d,   S a l a y a ,   N a ko rn   P a t h o m   73170 ,   T h a i l a n d .   E m a i l :   j a c kri t . s ut @ m a h i do l . a c . t h       1.   I N TR O D U C TI O N     T r a u m a t i c   b r a i i n j u r y   (T B I)  pa t i e n t s   r e qu i r e   s pe c i a l i s t   c a r e ,   e s pe c i a l l y   c o n c e r ni n i n t ra c r a ni a l   pr e s s u r e   (ICP m o ni t o r i n g .   I n c r e a s e ICP   l e a ds   t o   s e ve r e   b r a i n   da m a ge ,   t h e   t w o   m a j o r   c o n s e que n c e s   a r e   br a i n   s hi f t   a n b ra i n   i s c h e m i a   [1 - 3] .   A n   e xc e s s i ve   ICP   c a n   c a us e   di s a b i l i t y   o r   de a t h   t o   a   pa t i e n t .   A   n o rm a l   ICP   r a nge   i s   be t w e e n   t 10  m m H i n   a dul t s ,   t o   m m H i n   c h i l d r e n   a nd  1. t o   m m H i n   i n f a nt s   [4].   T h e r e   a r e   s e v e r a l   t e c hn i q ue s   t o   m e a s ur e   a n m o ni t o r   ICP .   M o s t   c o n v e n t i o na l   ICP   m e a s u r e m e n t   m e t h o ds   a r e   i n v a s i v e   c a t h e t e r - b a s e p r o c e dur e s   [5].   A   n u m b e r   o f   c l i ni c a l   c o m pl i c a t i o n s   a r e   e n c o unt e r e d   w i t c a t h e t e r - b a s e m e t h o ds ,   s uc h   a s   i n f e c t i o n   a nd  h e m o rrha ge   [6] .   A dd i t i o n a l l y ,   pa t i e nt s   w i t h   a   c a t h e t e r - b a s e de v i c e   a r e   r e s t r i c t e t o   be a n l a c m o b i l i t y .   A   w i r e l e s s   m i ni m a l l y   i n v a s i v e   ICP   m o n i t o r i ng  a pp r o a c h   t h e r e f o r e   i s   hi g h l y   de s i ra b l e   t o   o ve r c o m e   t h e   a f o r e m e nt i o n e d   l i m i t a t i o n s   of   c a t h e t e r - b a s e m e t h o ds   [7].     M o s t   w i r e l e s s   ICP   d e v i c e s   a r e   de s i gn e t o   be   a n   i m p l a nt a b l e   s y s t e m   t h a t   i s   po w e r e a nd  c a n   t ra n s f e r   da t a   i o r de r   t o   m i n i m i z e   i nt e r f e r e n c e   w i t h   t h e   s u rr o u n d i n b i o l o gi c a l   t i s s ue   a nd  p r e v e n t   t h e   ri s o f   i n f e c t i o n .   T h e   de s i gn   c o n s t ra i nt s   a r e   t h e   s i z e   of   de v i c e ,   t h e   e l e c t r i c a l   s upp l y   of   t h e   de v i c e ,   a nd  t h e   de v i c e   f un c t i o na l i t y   [8].   T h e r e   a r e   t w o   a ppr o a c h e s   t o   a c h i e v i n a   w i r e l e s s   i m pl a nt a b l e   ICP   s e n s o r :   t h e   us e   o f   a   p a s s i v e   s e n s o r , o t h e   us e   o f   a n   a c t i v e   s e n s o r   [8 10].   A   p a s s i v e   s e n s o r   i s   a   b a t t e r y - f r e e   de v i c e ,   m o s t l y   t h e y   a r e   b a s e o n   i n d uc t i v e   c o upl i n w h i c h   i s   s ui t a b l e   f o r   s m a l l   d a t a   pa c ka ge s .   T h e   p r i n c i pl e   o f   o pe r a t i o n   o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1229   -   1238   1230   a   p a s s i v e   ICP   s e n s o r   i s   a s   f o l l ow s :   a n   o ff - bo d y   c o i l   i s   pl a c e a t   a i n d uc t i v e l y   c o upl i n di s t a n c e   f r o m   t h e   i m pl a n t e c o i l   w h i c h   i s   i n s i de   t h e   pa t i e n t ’s   h e a d.   A   c o upl e m a g n e t i c   f i e l ge n e r a t e s   po w e r   t o   t h e   s e n s o a n t r a n s f e r s   da t a   f r o m   t h e   s e n s o r .     T h e   da t a   i s   t r a n s f e rr e f r o m   t h e   s e n s o r   by   c h a n g i n t h e   i m pe da n c e   of   t h e   i m p l a nt e c o i l   t ha t   i s   de t e c t e by   t h e   off - b o d y   c o i l .   T h e   pa s s i v e   s e n s o r   h a s   a   l ow   o pe r a t i n f r e que n c y   a n a   s h o rt   w o r ka b l e   d i s t a n c e   due   t o   t h e   r e qui r e m e n t   f o r   i nduc t i v e   c o upl i ng  [11 ].   R e c e n t l y ,   s e ve r a l   g r o ups   o r e s e a r c h e r s   h a v e   fo c us e o n   t hi s   a pp r o a c h .   F o r   e xa m p l e ,   t h e   r e c e n t   U ni t e d   S t a t e s   F o o a n D r ug  A d m i ni s t r a t i o n   (F D A a pp r o v e ICP   s e n s o r ,   A U R A   ICP   M o n i t o r i ng  S y s t e m   (B r a n c h po i n t   T e c hn o l o gi e s ,   I r v i n e ,   CA ,   U S A i s   a   b a t t e r y - f r e e   w i r e l e s s   ICP   s e n s o r   i n   t h e   m a r ke t   [12 ].   T h e   A U R A   s e n s o r   r e c e i v e s   p ow e r   i n duc t i v e l y   f r o m   t h e   A U R A   M o n i t o r   (M o de l   T 0011B t hr o ug h   t h e   A U RA   A nt e nna   (M o de l   T 0010A ) .   T h e   s e n s o r   ha s   a   c a t h e t e r   t i p   w i t a   s t r a i n - g a uge   p r e s s u r e   s e n s o r   t h a t   e xt e n ds   i n t o   t h e   b r a i p a r e n c h y m a   t o   m e a s u r e   ICP .     T h e   m e a s u r e da t a   i s   t r a n s f e rr e t o   t h e   a nt e nna   w hi c h   c o nn e c t s   t o   a   m o ni t o r .   D a t a   c o nn e c t i o n   i s   v i a   l o w   e n e r gy   B l ue t oo t h .   T h e   di m e n s i o n s   o f   t h e   s e n s o r   a r e   m m   t hi c kn e s s   21  m m   d i a m e t e r   o f   bo d y   a n 25  m m   l o n g ,   w i t h   a   c a t h e t e r   di a m e t e r   o m m .   T h i s   s y s t e m   h a s   t he   a dv a n t a ge   t ha t   t h e   da t a   r e c e i v e r   i s   pr o v i de t o pe r a t e   w i t h   o t h e r   s t a nda r p a t i e nt   m o ni t o r s .   T h e   m o ni t o ri n du r a t i o n   i s   29  da y s   un t i l   t h e   a c c ura c y   of    t h e   de v i c e   s h i f t s .     In  [13]   a   w i r e l e s s l y   pow e r e pa s s i v e   i m p l a nt   us i n a   pi e z o r e s i s t i v e   pr e s s u r e   s e n s o (A m p h e n o l   P 16 N ov a S e n s o r ,   A m p h e n o l   A dv a n c e S e n s o r,   F r e m o nt ,   CA ,   U S A w a s   de v e l o pe t o   m e a s ur e   ICP .   T h e   s y s t e m   c o n s i s t s   of   t w o   pa r t s ;   t h e   i m pl a n t   a n e xt e rna l   r e a de r.   I n duc t i v e   c o upl i n w a s   a pp l i e t o   t h e   de s i g n   f o r   po w e r   t r a n s m i s s i o n.   T h i s   s t u dy   s h ow s   t h a t   s uf f i c i e n t   po w e r   w a s   ge n e ra t e t o   a c t i v a t e   t h e   s e n s o r   f o r   m o ni t o r i n g     t h e   p r e s s ur e   i t h e   ra n ge   o f   t o   28  m m H g.   I n   a   l a t e r   s t udy   [ 14]  t h e   r e s e a r c h e r s   de v e l o pe a   da t a   t ra n s m i s s i o uni t   us i n a   f a r - f i e l a nt e nna .   T h e   s y s t e m   w a s   e v a l ua t e i n   a   s i m u l a t e b i o l o gi c a l   e n v i r o n m e n t .     T h e   pr e s s ur e   w a s   m e a s ur e ov e r   t h e   ra n ge   of   - t o   33  m m H a n t ra n s m i t t e t o   t h e   e xt e rna l   r e c e i v e r   a t   a   d i s t a n c e   u t o   m .     In   [15]   t h e   a ut h o r s   us e a   c a pa c i t i v e   m i c r o e l e c t r o m e c ha ni c a l   s y s t e m   (M E M S p r e s s ur e   s e n s o r   (M ura t a   S CB 10H - B 012F B ,   M ura t a   E l e c t r o n i c s   O y ,   V a n t a a ,   F i nl a n d c o nn e c t i n t o   a   5 µ m   s pi r a l   c o i l   t o   fo r m   a n   L C   t a n k .   T h e   c o i l   r e s t s   o n   t h e   s kul l   a n c o nn e c t s   t o   t h e   M E M S   s e n s o i t h e   s ub du r a l   t hr o ug h   R F   c o a xi a l   c a b l e .   A i n c r e a s i n g   p r e s s u r e   i n duc e s   a   c ha n ge   i r e s o n a n t   f r e que n c y   i n   L C   t a n k,   t h e   c ha n ge s   c a n   b e   de t e c t e by   a n   e xt e rna l   r e a de r   a nt e nn a .   T h e   o pe r a t i n p r e s s ur e   i s   i n   t h e   r a nge   of   t o   70  m m H g.   In   [1 6]   a   pa s s i v e   ICP   s e n s o r   i s   m a de   f r o m   t w o   pl a na r   c o i l s   f a c i n g   e a c h   o t h e r   t o   c r e a t e   a n   L t a n k .   T h e   s e n s o r   i s   de s i gn e t o   b e   pl a c e un de r   t h e   du ra   m a t e r.   W h e n   p r e s s u re   i s   a pp l i e o t h e   t o m e m b ra n e ,   t h e   t w o   c o i l s   m o ve   c l o s e r   r e s ul t i n g   i a   c ha n ge   o f   r e s o n a nt   f r e que n c y .   A   w e a ra b l e   r e a do ut   s y s t e m   w a s   pr o po s e t o   de t e c t   t h e   p r e s s ur e   c h a n ge s   o v e r   a   w i de   f r e que n c y   r a n ge   o f   35  M H z     2. 7   G H z .   T h e   a ut h o r   s ugge s t e t h a t     t h i s   r e a de i s   s u i t a b l e   fo r   v a r i a b l e   de s i g n s   o f   s e n s o r s .   P a s s i v e   s e n s o r s   ha v e   t hr e e   m a i l i m i t a t i o n s   f o r   IC m e a s u r e m e nt ,   s uc h   a s   t h e   b ul k y   s i z e   of   t h e   c o i l ,   m a g n e t i c   r e s o n a n c e   i m a g i n (M R I)  i n c o m pa t i b i l i t y ,   a n d   s h o rt   o pe ra t i n g   di s t a n c e s .   A c t i v e   ICP   s e n s o r s   a r e   b a t t e r y - pow e r e de v i c e s   t h a t   c o n t a i n   t h e   p r e s s ur e   s e n s o r,   da t a   p r o c e s s i n a n w i r e l e s s   c o m m u n i c a t i o n   m o dul e s .   T h i s   t y pe   of   s e n s o r   a l l o w s   t h e   t r a n s m i s s i o o f   l a r ge   da t a   pa c ka ge s   i s h o rt e r   t i m e   pe ri o ds   ov e r   a   l o nge r   di s t a n c e   a n w i t h   b e t t e r   s i g n a l   t o   n o i s e   r a t i o   (S N R t ha n   p a s s i v e   de v i c e s .   T h e r e   a r e   t w o   t y pe s   of  b a t t e r y   c o m m o n l y   us e   i n   i m p l a nt a b l e   s e n s o r ;   di s po s a b l e   a n r e c ha r ge a b l e .   R e c h a r ge a b l e   b a t t e r i e s   a r e   c ha r ge i n duc t i v e l y   f r o m   a n   e xt e rna l   m a g n e t i c   s o ur c e .   I [17]   a a na l o w i r e l e s s   ICP   s e n s o r   w a s   de v e l o pe us i n a   c a pa c i t i v e   M E M S   pre s s ur e   s e n s o r   (M ur a t a   E l e c t r o n i c s   O y ,   V a n t a a ,   F i nl a nd).   T h e   o pe r a t i n f r e que n c y   i s   a t   t h e   In dus t r i a l   S c i e nt i f i c   a n M e di c a l   (IS M b a n o 2. G H z .     T h e   c h a nge   of   pr e s s ur e   i s   de t e c t e by   t h e   s e n s o r   w h i c h   m o d ul a t e s   a   2. G H z   R F   o s c i l l a t o r.   T h e   o ut put   s i g n a l   i s   c o upl e t o   a   pl a na r   i n v e rt e -   F   a nt e nna .   T h e   t r a n s m i t t e da t a   i s   de t e c t e by   t h e   r e c e i ve r   h e l i n   c l o s e   di s t a n c e   t o   t h e   h e a d .   A   3 - V   220  m A h   l i t h i u m   c o i n   b a t t e r y   (CR 2032,   P a n a s o ni c ,   S e c a uc us ,   N J ,   U S A   s uppl i e s   t h e   po w e r   t o   a l l   e l e c t ri c a l   c o m po n e nt s .   T h e   s e n s o r ’s   pe r f o r m a n c e   w a s   e v a l ua t e i b o t i n - v i t r o   a n in - v i v o   e x pe r i m e nt s .     In   [18]  t h e   a na l o ICP   s e n s o r   f r o m   [17]  w a s   i m pl e m e n t e t o   b e   a   di gi t a l   de v i c e   us i n a   m o di f i e w i r e l e s s   de ve l o pm e n t   pl a t f o r m   (e Z 430 - R F 2500,   T e xa s   In s t r um e nt s   In c o r po ra t e d ,   D a l l a s ,   T X ,   U S A ).     T h e   pl a t f o r m   c o n s i s t s   o f   a   w i r e l e s s   r a di o   (CC2500)  a nd  a   m i c r o c o n t r o l l e r   (M S P 430)  w h i c h   c o nn e c t s   t   t h e   c a pa c i t i v e   M E M S   s e n s o r .   W h e n   a n   i n c r e a s i n p r e s s ur e   i s   de t e c t e d,   t h e   m i c r o c o n t r o l l e r   m e a s u r e s   t h e   c h a nge   i n   c a pa c i t a n c e   a n s e n ds   t h e   o ut put   t hr o ug h   t h e   w i r e l e s s   ra di o .   T h e   a nn u l a r   s l o t   a n t e nn a   i s   c o n n e c t e t o   t h e   w i r e l e s s   ra di o   t o   t ra n s m i t   t h e   s i g na l   t o   t h e   e xt e rna l   r e a do ut   u ni t .   T h e   s i z e   o f   t h e   d i gi t a l   s e n s o r   i s   22  m m   w i dt h   26  m m   l e n g t h   10  m m   t h i c k n e s s .   T h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   s e n s o r   w a s   e v a l ua t e by   m e a s u r i n g   t h e   dy n a m i c   ICP   c ha n ge s   i a   s w i n e   m o de l   In  [19]   t h e   a ut h o r s   p r o po s e a   w i r e l e s s   s e n s o r   t h a t   m e a s ur e s   ICP   i n di r e c t l y   v i a   a i p r e s s u r e .     T h e   s y s t e m   c o n s i s t s   of   a i m pl a n t a b l e   s e n s i n de v i c e   a nd  a   po r t a b l e   da t a   r e c o r de r .   I n   t h e   i m pl a nt a b l e   s e n s i n de v i c e ,   a n   a i r   po uc h   s i t s   i n   c o nt a c t   w i t h   t h e   c e r e b r o s pi na l   f l ui (CS F a nd  c o n v e r t s   l i qu i p r e s s ur e   i nt o   a i r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       T he   d e v e l o pm e n t   o f   w i r e l e s s   L CP - bas e i nt r a c r ani a l   pr e s s ur e   s e ns or   f or   …  ( P r e e di pat   Sa t t a y as oon t hor n )   1231   pr e s s u r e .   T h e   c h a nge s   i n   a i r   p r e s s ur e   a r e   de t e c t e by   a a i r   p r e s s ur e   s e n s o r   t h a t   c o n n e c t s   t o   t h e   da t a   pr o c e s s i n a n t r a n s m i t t i n p a rt .   T hi s   s y s t e m   w a s   f a b r i c a t e i nt o   a   3 . 04  m m   2   m m   s y s t e m   o n   c hi (S o C).   T h i s   de v i c e   us e s   V   50  m A h   b a t t e r y   a n w a s   t e s t e i n   a   h y dr o s t a t i c   e n v i r o nm e n t .   T h e   o pe r a t i n p r e s s ur e   i s   i n   t h e   r a nge   o f   - 20  t o   150  m m H g.   T h e   n o v e l t y   of   o ur   w o r i s   t o   de v e l o a   b i o c o m pa t i b l e ,   i m pl a n t a b l e   ICP   s e n s o r   t h a t   i s   e a s y   t o   f a b r i c a t e   w i t h   a   l o w   c os t   of   m a n uf a c t u r e   t h a t   c a n   o pe r a t e   du r i ng  a n   M R s c a n ,   n o n e   of  t h e   r e v i e w e w o r a b o ve   f ul l y   s a t i s fy   t h e s e   r e qui r e m e n t s .     In   t hi s   w o r k,   a   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r   i s   pr o po s e d   t o   m e a s ur e   t h e   c h a n ge   o f   ICP   fo r   T B I   pa t i e nt s .   T h e   s e n s o r   i s   de s i g n e t o   m e a s u r e   t h e   ICP   i n   t h e   s ku l l   a n d   t ra n s m i t   t h e   da t a   t o   a e xt e rn a l   m o n i t o ri n u ni t .   T h e   de s i g n   o f   t h e   s e n s o r   c o n s i s t s   o f   t hr e e   m a i n   p a r t s :   t h e   p r e s s u r e   s e n s i n g   u n i t ,   t h e   d a t a   t r a n s m i s s i o n   u ni t   a n t h e   pow e r   uni t .   T h e   p r e s s ur e   s e n s i n uni t   i s   de s i gn e t o   b e   pl a c e o n   t h e   du ra   m a t e r     t o   de t e c t   t h e   c h a n ge s   o ICP ,   w h i l e   t h e   da t a   t ra n s m i s s i o n   a nd  pow e r   un i t s   w i l l   b e   i n t e g r a t e i n t o   a   pl a t f o r m   a n pl a c e e xt e rn a l l y   o n   t h e   s kul l .   T h e   s e n s o r   i s   de s i g n e d   t o   be   a   c o m pl e t e   L CP   pa c ka ge .   D ue   t o   L CP s   b i oc o m p a t i b i l i t y ,   i t   a l l o w s   fo r   a   f ul l y   i m pl a nt a b l e   de v i c e .   T h e   L CP - b a s e pr e s s ur e   s e n s i n u ni t   i s   de s c r i b e i n   de t a i l   i n   o ur   p r e v i o us   w o r [20,   21 ].   A   pi e z o r e s i s t i v e   c on c e pt   w a s   a do pt e t o   d e s i gn   t h e   s e n s i n u ni t   t o   o pe r a t e   i n   t h e   t o   50  m m H p r e s s ur e   r a nge .   T h e   L CP - b a s e pr e s s ur e   s e n s i ng  u n i t   w a s   f a b r i c a t e us i n g   s t a n d a r M E M S   t e c hn i q ue s   a nd  e v a l ua t e i n   a   h y dr o s t a t i c   e n v i r o n m e n t .   T h e   r e s ul t s   s h o w e a n   a c c e pt a b l e   pe r f o r m a n c e .   T h e   m a i n   c o n t ri b ut i o n   o f   t h e   pr e s e n t   w o r i s   t h e   de s i gn   a n f a b r i c a t i o n   of   a n   L CP - b a s e ICP   s e n s o r   t h a t   c a m e a s u r e   a nd  t r a n s m i t   t h e   c h a nge s   o f   ICP   t o   t h e   e xt e rna l   u n i t   w i r e l e s s l y .     R e ga r di n g   t o   t hi s   s t udy ,   t h e   a f o r e m e n t i o n e L CP   p r e s s u r e   s e n s i n g   u n i t   i s   c o nn e c t e t o   a   n e w l y   de ve l o pe da t a   t r a n s m i s s i o n   a n po w e r   u n i t s   t o   de m o n s t r a t e   t h e   f un c t i o na l i t y   of   t h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r .   T h e   s e n s o r   pe r f o r m a n c e   i s   e v a l ua t e u nde a   p r e s s ur e   ra n ge   o f   t o   50  m m H g.   D e s i g n   de t a i l s   o f   t h e   w i r e l e s s   L CP   s e n s o r   a r e   gi v e n   i n   S e c t i o n   3 .   T h e   e xpe ri m e n t a l   s e t up  f o r   e v a l ua t i n t h e   w i r e l e s s   L CP   s e n s o r   i s   g i v e n   i S e c t i o 4 .   E xpe r i m e nt a l   r e s ul t s   a n d   a na l y s i s   a r e   g i v e n   i n   S e c t i o 5 .       2.   M ET H O D O L O G Y   2 .1 .     Wi r e l e s s   LC P - b as e d   I C P   s e n s o r   d e s i gn   o v e r v i e w   T h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r   i s   de s i gn e t o   m e a s u r e   t h e   c h a nge   of   ICP   w i t h i n   t h e   s kul l .     T h e   i m p l a nt a b l e   s e n s o r   c a n   de t e c t   t h e   c h a nge   of   ICP   a n r e m o t e l y   t r a n s m i t   t h e   da t a   t o   t h e   e xt e rn a l   m o n i t o ri n u ni t   t hr o ug h   t h e   s c a l p .   T h e   s e n s o r   s t r uc t u r e   c o n s i s t s   o f   t hr e e   m a i p a r t s :   t h e   p r e s s u r e   s e n s i n g   u ni t ,   t h e   da t a   t ra n s m i s s i o n   u n i t   a n t h e   po w e r   un i t   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   1.   T h e   pr e s s u r e   s e n s i ng  uni t   i s   de s i g n e t b e   pl a c e un de r   t h e   s kul l   t o   de t e c t   c h a nge s   i n   ICP   i t h e   s u rr o u n di ng  CS F .   T h e   da t a   t r a n s m i s s i o n   a nd  po w e r   uni t s   w i l l   b e   i nt e gra t e d   i nt o   a   pl a t f o r m   a n d   p l a c e o t h e   s ku l l ,   u nde rn e a t t h e   s c a l p.     W h e n   ICP   i n c r e a s e s ,   t h e   p r e s s ur e   s e n s i ng  u ni t   m e a s u r e s   t h e   c h a nge s   i n   p r e s s u r e   a n s e n ds     t h e   s e n s o r   o ut put   t o   t h e   da t a   t ra n s m i s s i o n   u ni t .   T h e   p r o c e s s e da t a   i s   t ra n s m i t t e t o   t h e   e xt e rna l   m o n i t o r i ng  de v i c e .   T h e   po w e r   u n i t   s upp l i e s   po w e r   t o   t h e   p r e s s u r e   s e n s i n u n i t   a n o t h e r   e l e c t r i c a l   c i r c u i t s   o n   t h e   da t a   t r a n s m i s s i o a n d   po w e r   pl a t f o r m   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   1.   T h e   s i z e   o f   t h e   p r e s s ur e   s e n s i ng  u ni t   i s   s m a l l e r   t ha n   t h e   pl a t f o r m .   T h e   o v e r a l l   s i z e   o f   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e ns o r   c a n   b e   m i n i m i z e i n   f ut u r e   de s i g n   i t e r a t i o n s .   T h e   f a b r i c a t i o n   o f   t h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r   i s   de s i g n e t o   b e   b i oc o m pa t i b l e   a n d   i m p l a nt a b l e   t hr o ug h   t h e   us e   o f   L CP .   T h e   p r e s s ur e   s e n s i n g   uni t   w a s   de s i g n e b a s e o n   t h e   pi e z o r e s i s t i v e   c o n c e pt   a n f a b r i c a t e o n   a n   L CP   m e m b r a n e .   T h e   f a b r i c a t i o n   p r o c e s s   a n t h e   c h a ra c t e ri z a t i o n   o L C P   pr e s s u r e   s e n s i n g   u n i t   a r e   de s c ri b e i [20] .   L CP   h a s   hi g h   m e c h a ni c a l   s t r e n gt h,   l o w   di e l e c t r i c   c o n s t a nt   a n d   v a r i o us   c h e m i c a l   r e s i s t a n c e   [22,   23] .   It   i s   s ui t a b l e   f o r   pa c ka gi n t h e   da t a   t r a n s m i s s i o n   a n p o w e r   un i t .     T h e   da t a   t ra n s m i s s i o n   u ni t   i s   de s i g n e b a s e o 2. G H z   IS M   b a n ds .   T h e   da t a   t r a n s m i s s i o n   u ni t   us e s   B l ue t oo t h   c o m m u ni c a t i o n   t o   t ra n s m i t   da t a   t o   t h e   e xt e rna l   m o n i t o ri n g   u ni t ,   t hi s   de s i g o ff e r s   e a s e   of   i n t e r f a c e   a n M R c o m pa t i b i l i t y   [24].   T h e   po w e r   un i t   p r e s e n t l y   r e qui re s   a   b a t t e r y   t o   s uppl y   p ow e r   t o   t h e   L CP   pr e s s u r e   s e n s i n g   u n i t   a n d   o t h e c i r c ui t s .   A i l l us t r a t i o n   o f   a   c o n c e pt ua l   de s i g o f   t h e   s y s t e m   i s   s h o w n   i F i g u r e   2 .           F i gu r e   1 .   O v e r a l l   o pe r a t i n g   p ri n c i p l e   o f   t h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1229   -   1238   1232       F i gu r e   2 .   I l l us t r a t i o o f   a   c o n c e pt ua l   de s i g o f   t h e   p r o po s e w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r       2. 2   Wi r e l e s s   LC P - Bas e d   I C P   S e n s o r   P r o to typ e   T h e   L CP   pr e s s ur e   s e n s i n u ni t   c o n t a i n s   f o ur   go l s t ra i n   g a ug e s   w i t h   r e s i s t a n c e s   b e t w e e n   449 - 535  .   T h e   s t ruc t u r e   o f   t h i s   u n i t   c o n s i s t s   o f   a n   m m   8   m m   100  µ m   o ut e r   m e m b r a n e   a nd   a   2 m m   2 m m   50  µ m   s e n s i n g   m e m b r a n e   a b ov e   a   bo t t om   c a v i t y .   T h e   o ut e r   m e m b ra n e   i s   b o n de w i t h   a   10   1 m m   1 00  µ m   L CP   m e m b ra n e   t o   s e a l   t h e   b o t t o m   c a v i t y   us i n g   a d h e s i v e .   T h e   L CP   p r e s s ur e   s e n s i n g   uni t   i s   c o nn e c t e t o   t h e   d a t a   t r a n s m i s s i o n   a n d   po w e r   pl a t f o r m   t hr o ug h   ri b bo n   c a b l e s .     T h e   pl a t f o r m   o f   da t a   t ra n s m i s s i o n   a n d   po w e r   u ni t s   c o n s i s t s   o f   a   B l ue t oo t h   t o   s e r i a l   po r t   m o dul e   (H C - 05),   m i c r o c o n t r o l l e r   (A T m e ga 32 8/ P ,   A t m e l   Co r po r a t i o n,   U S A ),   16 - b i t   a na l o g - to - di g i t a l   c o n v e r t e (A D C)  (A D S   1115 ,   T e xa s   I n s t rum e n t s   I n c o rpo r a t e d,   U S A ),   B uc k - Bo os t   Co n v e r t e (T P S 630 01,     T e xa s   I n s t r u m e nt s   I n c o r po ra t e d,   U S A a n 3. V   l i t hi u m   i o n   c o i n   b a t t e r y   ( L IR 2450,   120  m A h ,   2 4. m m   di a m e t e r ) .   T h e s e   c o m po n e n t s   a r e   p r e s e n t l y   a s s e m b l e o n   F R4  b o a r d,   a n d   t h e   t o t a l   d i m e n s i o n   o f   t h e   pl a t f o r m   i s   30   30  m m .     F i gu r e   s h o w s   t h e   b l o c k   di a g r a m   o t h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r .   T h e   3 . V   L i - o n   b a t t e r y   i s   us e t o   pow e r   t h e   L CP   p r e s s u r e   s e n s i n g   u n i t ,   A D C,   m i c ro c o n t r o l l e r   a n d   B l ue t o o t h   m o dul e .   T h e   o ut put   vo l t a ge   of   t h e   L CP   pr e s s ur e   s e n s i n u ni t   i s   s e n t   t o   t h e   A D S   1115  a n A T m e ga 3 28/ P   c o n t r o l l e r   r e s pe c t i v e l y .   T h e   A D r e s o l ut i o i s   16   b i t s   w i t h   f ul l - s c a l e   r a n ge   o f   ±1. 024  V ,   w hi c gi v e s   a   r e s o l ut i o o f   31. 25  µ V .     T h e   p r o c e s s e da t a   i s   s e nt   v i a   s e ri a l   c o m m u n i c a t i o n   t o   t h e   H C - 05  B l ue t oo t h   m o dul e .   T h e   H C - 05  t ra n s m i t s   da t a   a t   96 b ps   a n dB m   R F   t r a n s m i t   po w e r   (pr o g r a m m a b l e   up  t o   + 4dB m ).   T h e   t r a n s m i t t e da t a   i s   m o n i t o r e w i t h   t h e   s e ri a l   m o n i t o r   f e a t u r e   o n   A r dui n o   1. 8. 8   (A r d ui n o ,   S o m e r v i l l e ,   U S A ).   T h e   p r o t o t y pe   of    t h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r   i s   s h o w n   i F i gu r e   4.           F i gu r e   3 .   B l o c di a g r a m   o f   t h e   w i r e l e s s   ICP   m e a s u r e m e nt   s y s t e m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       T he   d e v e l o pm e n t   o f   w i r e l e s s   L CP - bas e i nt r a c r ani a l   pr e s s ur e   s e ns or   f or   …  ( P r e e di pat   Sa t t a y as oon t hor n )   1233       F i gu r e   4 .   P r o t o t y pe   of   t h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r       3.   EX P ER I M EN T   T h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r   i s   de s i g n e t o   o pe r a t e   i n   t h e   pr e s s u r e   ra n ge   o f   t o   50  m m H g.   T h i s   e xpe ri m e nt   a i m s   t o   m i m i c   t h e   p r e s s ur e s   ra n g i n f r o m   0   t o   50  m m H i n   a m b i e nt   c o n di t i o n s   b y   us i n a M T S   In s i g h t   E l e c t r o m e c hni c a l   T e s t i n s y s t e m s   (M T S   S y s t e m s   Co r po r a t i o n ,   M i nn e s o t a ,   U S A ).   T h e o r e t i c a l l y ,   t h e   p r e s s ur e   (P )   i s   ge n e ra t e b y   a   fo r c e   (F a c t i ng  o v e r   a   s u r f a c e   a r e a   (A )   t ha t   i s   i n   di r e c t   c o n t a c t   w i t   t h e   a pp l i e l o a d .   A pp l y i n t hi s   t h e o r y ,   t h e   ra n ge   o f   t h e   f or c e   i s   c a l c ul a t e t o   c o r r e s po n t o   t h e   r a nge   of    t h e   p r e s s ur e .   I n   t h i s   c a s e ,   P   i s   t h e   p r e s s ur e s   ra n gi ng  f r o m   t o   50  m m H g,   a n d   A   i s   t h e   x   mm 2   L CP   s e n s i n g   uni t ’s   a r e a .   T h e   ra n ge   o t h e   c o r r e s po n di ng  fo r c e   i s   t h e r e f o r e   t 0. N .   T h e   M T S   In s i g ht   s y s t e m   i s   s e t   up   fo r   a   c o m pr e s s i o n   t e s t   w i t h   a   100  N   l o a c e l l   a n f l a t   c o m pr e s s i o n   pl a t e n s .   T e s t W o r ks ®  s o f t w a r e   (M T S   S y s t e m s   Co r po r a t i o n ,   M i nn e s o t a ,   U S A i s   us e t o   s e t   up  t h e   i n pu t   pa r a m e t e r s   a n d   r u t h e   M T S   I n s i g ht   s y s t e m   o n   a   pe r s o n a l   c o m put e r .   T h e   pa ra m e t e r s   a r e   t h e   m a xi m um   fo r c e   of   0. N ,   t h e   t e s t   s pe e o f   μ m / s   a nd    t h e   s a m pl i n r a t e   o H z .   A   l a pt o i s   us e d   t o   m o n i t o r   t h e   s e n s o r   o ut put   v o l t a g e   t h a t   i s   m e a s u r e a n r e m o t e l y   t r a n s m i t t e o n   s e r i a l   m o ni t o r.   T h e   c l o c ks   of   t h e s e   t w c o m put e r s   a r e   s y n c hr o n i z e t o   c o r r e l a t e     t h e   t i m e   s t a m ps .   T h e   o v e r a l l   m e a s u r e m e n t   s y s t e m   i s   s h o w n   i F i gu r e   5.           F i gu r e   5 .   T h e   e xpe ri m e nt   s e t   up  f o r   t e s t i n g   w i r e l e s s   i m p l a nt a b l e   ICP   s e n s o r       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1229   -   1238   1234   T h e   L CP   pr e s s u r e   s e n s i n u ni t   i s   s a n dw i c h e b e t w e e n   m m   t hi c s i l i c o n e   m e m b r a n e s .   T h e   s i l i c o n e   m e m b ra n e s   a c t   a s   c us h i o n s   a n d   di s t ri b ut e   t h e   pr e s s u r e   o ve r   t h e   L CP   p r e s s u r e   s e n s i ng  u ni t .   T h i s   s a ndw i c h e L CP   pr e s s ur e   s e n s i n u ni t   i s   f i xe o n   t h e   c o m pr e s s i o n   pl a t e n s   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   (a )   a n (b ).   W h e n   t h e   m e a s u r e m e n t   s t a r t s ,   t h e   s e r i a l   m o ni t o r   i s   r u n   b e f o r e   s t a r t i n t h e   c o m pr e s s i o n   t e s t   o n   t h e   M T S   In s i g ht   s y s t e m .   T h e   s e n s o r   o ut put   v o l t a ge   i s   m o n i t o r e a nd  r e c o r de o n   t h e   s e r i a l   m o n i t o r .   W h e n   t h e   M T S   In s i g h t   s y s t e m   r un s ,   t h e   l o a a pp l i e s   t h e   fo r c e   r a n g i n f r o m   t o   0. N   a t   t h e   t e s t i n s pe e d   of   μ m / s .   T h e   f o r c e s   a r e   a c qui r e i n   T e s t W o r ks ®  s o f t w a r e   a t   t h e   s a m pl i ng  r a t e   of   H z .   T h e   a pp l i e l o a i n c r e a s e s   u n t i l   t h e   m a x i m u m   f o r c e   r e a c h e s   t h e   l i m i t a t i o n   a t   0. N .   T h e   a pp l i e f o r c e s   a n t h e   t i m e   s t a m ps   at   t h e   s t a rt i n a n e n d i n po i n t s   a r e   r e c o r de v i a   t h e   M T S   I n s i g h t   s y s t e m .   T h e   t i m e   s t a m a t   t h e   s t a rt i ng  po i n t   o f   t h e   M T S   I n s i g ht   s y s t e m   i s   a l i g n e t o   t h e   t i m e   s t a m o f   s e r i a l   m o ni t o t o   c o rr e l a t e   t h e   f o r c e s   a n d   t h e   s e n s o r   o ut put   vo l t a ge s .   T h e   s e n s o r   o ut put   vo l t a ge s   w e r e   r e c o r de fo r   t e n   r e pe a t e m e a s u r e m e nt s   w i t t h e   s a m e   e xpe ri m e n t a l   c o n di t i o n s .           (a )   (b )     F i gu r e   6 .   T h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r   u n de r   t h e   c o m pr e s s i o t e s t   (a )   t h e   s a n dw i c h e L CP   s e n s i ng  uni t   c o nn e c t i n g   t o   t h e   da t a   t ra n s m i s s i o a n d   po w e r   pl a t f o r m   (b t h e   L CP   p r e s s u r e   s e n s i ng  u ni t   i b e t w e e n   t w o   s i l i c o n e   m e m b ra n e s   o c o m pr e s s i o pl a t e n s .         4.   R ES U LTS   T h e   e xpe r i m e n t   w a s   c a rr i e o ut   t de m o n s t ra t e   t h e   f un c t i o na l i t y   a n e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   t h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r .   T h e   s e n s o r   w a s   s ub j e c t e t o   l o a di n a n u nl o a di ng  c o n di t i o n s   c o n t i n uo us l y .   T h e   r e c o r de a pp l i e f o r c e s   a n t h e   c a l c ul a t e p r e s s ur e s   a r e   pl o t t e d   c o r r e s po n d i n g   t o   t i m e   f o r   t e n   r e pe a t e m e a s u r e m e n t s   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   7 .   F r o m   t h e   gra p h,   t h e   p r e s s u r e   w a s   a ppl i e f r o m   t h e   b a s e   pr e s s u r e   (l e s s   t h a m m H g)  t o   t h e   m a x i m um   p r e s s ur e   o f   60. 12  m m H w i t h i a p p r o xi m a t e l y   412  s e c o n ds .   T h e   s e n s o r   o ut put   v o l t a ge s   of   e a c h   m e a s u r e m e n t   a r e   r e c o r de a n p l o t t e w i t h   r e s pe c t   t o   t h e   pr e s s u r e   a s   s h o w n   i F i g u r e   8 .   T h e   o ut put   v o l t a ge   l i n e a rl y   i n c r e a s e s   w i t i n c r e a s i n g   p r e s s u r e .     T h e   s e n s i t i v i t y   of   t h e   s e n s o r   i s   e s t i m a t e f r o m   t h e   s l o pe   of   t h e   b e s t - f i t   l i n e   f i t t e t o   t h e   da t a   p o i n t s   fo r   e a c h   r e pe a t e m e a s u r e m e n t ,   gi v i n t e n   s e n s i t i v i t i e s .   T h e   a v e r a ge   o t h e s e   t e n   s e n s i t i v i t i e s   ove r     t h e   pr e s s ur e   r a nge   of   0   t o   60. 12  m m H i s   f o un t o   b e   25. 62  µ V m m H g - 1   ±  1. 16  µ V   (a ve r a ge   ±  s t a n da rd  de v i a t i o n )   a s   s h o w n   i F i gu r e   9 .   T h e   g ra p h   s h o w s   t ha t   t h e   o ut put   v o l t a ge   a t   0   m m H i s   0. 9 51  ±   94 . 34   µ V .   T h e   r e pe a t a b i l i t y   of   t h e   s e n s o r   i s   o b t a i n e f r o m   t h e   s t a n d a r de v i a t i o n   o f   t h e   r e pe a t e m e a s u r e m e nt s   a t     t h e   pr e s s u r e s   of   0,   10,   20,   3 0,   40  a n 50  m m H a n p r e s e nt e a s   e rr o r   b a r s   a s   s h o w n   i n   F i gu r e   9.     T h e   gra p h   s h o w s   s m a l l   e rr o r   b a r s   w h i c h   i n d i c a t e s   t h a t   t h e   w i r e l e s s   i m pl a n t a b l e   ICP   s e n s o r   de m o n s t ra t e s   go o r e pe a t a b i l i t y .     F i gu r e   10  s h o w s   t h e   r e s i du a l   o f   t h e   be s t   f i t   l i n e   of   t h e   s e n s o r   o ut put   vo l t a ge   fo r   a l l   t e n - m e a s u r e m e n t   r e s ul t .   T h e   r e s i du a l   c a pt u r e s   t h e   n o n l i n e a r i t y   o f   t h e   s e n s o a l o n gs i de   t h e   m e a s u r e m e n t   n o i s e .   T h e r e   i s   n o   ob v i o us   s t r uc t u r e   t o   t h e   r e s i du a l   pl o t   w hi c s ugge s t s   t h e   s e ns o r   o ut put   i s   v e r y   l i n e a r   w i t r e s pe c t   t o   p r e s s ur e ,   t h i s   i s   a l s o   s uppo r t e by   t h e   R 2   v a l ue   of   0. 984,   w h e r e   a n   R 2   v a l ue   of   w o ul i n di c a t e   a   pe r f e c t l y   l i n e a r e l a t i o n s h i p .   T h e   s t a n d a r de v i a t i o o f   t h e   m e a s u r e m e nt   n o i s e   e v a l ua t e d   f r o m   F i g u r e   10  i s   f o un t o   b e   47. 75  µ V   w h i c h   i n d i c a t e s   t h e   m e a ni n gf ul   r e s o l ut i o n   o t h e   s e n s o r   i s   a pp r o xi m a t e l y   2   m m H g.   T h e   r e s o l ut i o n   o   t h e   s e n s o r   i s   l i m i t e by   n o i s e   i n   t h i s   e xpe r i m e n t   b ut   t h e   n o i s e   m a y   o r i gi n a t e   f r o m   t h e   M T S   I n s i g ht   s y s t e m   w h i c ge n e ra t e s   a   f l uc t u a t i ng  o ut pu t   s i g n a l   a t   l o w   fo r c e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       T he   d e v e l o pm e n t   o f   w i r e l e s s   L CP - bas e i nt r a c r ani a l   pr e s s ur e   s e ns or   f or   …  ( P r e e di pat   Sa t t a y as oon t hor n )   1235       F i gu r e   7.   G ra p o f   r e c o r de a pp l i e f o r c e   a n d   p r e s s ur e   f o r   t e r e pe a t e m e a s u r e m e n t s           F i gu r e   8.   G ra p o f   r e c o r de s e n s o o ut put   v o l t a ge   o ve r   t h e   p r e s s u r e   r a nge   o f   to   60. 12  m m H fo r   t e r e pe a t e d   m e a s u r e m e n t s           F i gu r e   9.   G ra p o f   a v e r a ge o ut put   v o l t a ge s   u n de r   0,   10 ,   2 0,   30,   40  a n d   50   m m H p r e s s ur e   ra n ge   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1229   -   1238   1236       F i gu r e   10 .   P l o t   o f   t h e   r e s i d ua l   o f   t h e   b e s t   f i t   l i n e   t o   t h e   m e a s u r e m e n t   r e s ul t   o f   t h e   s e n s o o ut put   v o l t a ge   f o r   a l l   t e r e pe a t e m e a s u r e m e n t s .       5.   DISCUS S I O N   T h e   go a l   o f   t hi s   w o r w a s   t o   de m o n s t r a t e   t h e   f un c t i o na l i t y   a nd  e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   of    t h e   de v e l o pe w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r .   T h e   e xpe ri m e n t   s h o w s   t ha t   t h e   M E M S   f a b ri c a t e L CP   pr e s s u r e   s e n s i n g   u n i t   c a n   o pe ra t e   s uc c e s s f ul l y   i n   c o n j u n c t i o n   w i t h   t h e   da t a   t ra n s m i s s i o n   a n po w e r   pl a t f o r m .     T h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e d   ICP   s e n s o r   m e a s ur e c ha n ge s   i pr e s s ur e   a n t ra n s m i t t e t h e   r e a l - t i m e   da t a   t o     t h e   e xt e rna l   m o ni t o r i n g   de v i c e   w i r e l e s s l y .   T h e   s e n s o r   i s   a b l e   t o   m e a s u r e   t h e   p r e s s u r e   f r o m   t o   60. 12   m m H g   w h i c h   i s   h i g h e t ha n   t h e   m a xi m um   de s i g n   p r e s s u r e .   A s   s h o w n   i n   F i gu r e   8 ,   t h e   o ut pu t   v o l t a ge   i n c r e a s e s   l i n e a rl y   pr e s s ur e .   T h e   s e n s i t i v i t y   of   t h e   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r   o b t a i n e f r o m   t h e   s l o pe   i n   F i gu r e   i s   l o w e r   t ha t h e   s i m u l a t e s e n s i t i v i t y   r e po rt e i o u r   p r e v i o us   w o r [20 ].     In   f ut u r e   w o r t h e   L CP   pr e s s ur e   s e n s i n u ni t   w i l l   b e   r e f a b r i c a t e t o   e nh a n c e   t h e   s e n s i t i v i t y .     T h e   da t a   t r a n s m i s s i o n   a n po w e r   pl a t f o r m   w i l l   b e   f ur t he r   m i ni m i z e by   r e m o v i n t h e   b a t t e r y   h o l de r ,   upg r a d i n B l ue t o o t h   m o dul e   a n A D Cs   a n e n c a ps u l a t e i L CP   fo r   pa c ka gi n g .   T h e   pow e r   c o n s um p t i o n   o t h e   s y s t e m   c a n   b e   i m pr o v e i n   a   n u m b e r   o f   w a y s ,   fo r   e xa m pl e ,   e nha n c i n t h e   r e s i s t i v i t y   of   t h e   s t ra i n   ga uge s   i n   t h e   L CP   pr e s s u r e   s e n s i n u ni t ,   i m pl e m e n t i n t h e   d a t a   t r a n s m i s s i o n   u ni t   w i t h   a   l o w   e n e r gy   B l ue t oo t m o dul e   a n de v e l o pi n a   po w e r   c o n t r o l l e r   t o   c o n f i gu r e   t h e   w o r m o de   o f   t h e   s e n s o r .   T h e   s i z e   o f   t h e   da t a   t r a n s m i s s i o n   a n po w e r   uni t   c o ul b e   f ur t h e r   r e duc e i n   f ut ur e   w o r by   r e pl a c i n t h e   da t a   t ra n s m i s s i o n   a n d   pow e r   pl a t f o r m   w i t h   w i r e l e s s   e n e r gy   h a r v e s t i n t e c hn o l o gi e s   [25 ,   2 6].       6.   C O N C LU S I O N   A   w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r   w a s   pr o po s e i t hi s   w o r k.   T hi s   s t udy   pr o v e s   t h e   c o n c e pt   a n de m o n s t r a t e s   t h e   f un c t i o n a l i t y   of   a   w i r e l e s s   L CP - b a s e pr e s s ur e   s e n s o r   t o   m o n i t o r   t h e   c h a nge s   of   ICP   fo r   T B pa t i e nt s .   T h e   p r o po s e pr o t o t y pe   c o n s i s t s   o f   a   M E M S   f a b r i c a t e L CP   p r e s s ur e   s e n s i n g   u n i t   a n d   a   d a t a   t r a n s m i s s i o a nd  po w e r   pl a t f o r m .   T h e   s e n s o r   a c h i e v e a   m e a s u r e m e nt   s e n s i t i v i t y   of   25. 62  µ V m m H g - w i t h   t h e   s a m p l i n ra t e   o f   s a m pl e   pe r   s e c o n o v e r   t h e   r a nge   o f   t o   60. 12  m m H g.   R e pe a t e m e a s u r e m e n t s   s h ow   c l o s e   a gr e e m e nt   w h i c h   i ndi c a t e s   a   hi g h   l e v e l   of   r e pe a t a b i l i t y   of   t h e   s e n s o r .   T hi s   w o r s h o w s   t h a t     t h e   pr o po s e w i r e l e s s   L CP - b a s e ICP   s e n s o r   i s   a b l e   t o   o pe r a t e   i n   a   p r e s s ur e   ra n ge   o f   t o   50  m m H w h i c h   i s   w i t h i t h e   r e qui r e m e nt   f o r   ICP   m o n i t o r i ng  f o r   T B pa t i e n t s .       A C K N O WL ED G E M EN TS   T h i s   r e s e a r c h   ha s   b e e n   f un de by   F Y 2016  T h e s i s   G ra n t   f o r   D o c t o r a l   D e g r e e   S t ude n t   u nde r   N a t i o n a l   R e s e a r c Co u n c i l   o f   T ha i l a n d   (N R CT )   t hr o ug M a hi do l   U ni v e r s i t y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int   J   E l e c   &   Co m E n g     IS S N :   2088 - 8708       T he   d e v e l o pm e n t   o f   w i r e l e s s   L CP - bas e i nt r a c r ani a l   pr e s s ur e   s e ns or   f or   …  ( P r e e di pat   Sa t t a y as oon t hor n )   1237   R EF ER EN C ES     [ 1]   K a w oos   U ,   M c Ca rr o n   R M ,   A uke r   CR ,   Cha v ko   M . ,   A dv a nc e s   i n   i n t ra c ra n i a l   p r e s s u r e   m o n i t o ri n a nd  i t s   s i g n i f i c a n c e   i n   m a na g i n t ra um a t i c   b r a i n   i n j u r y ,”   Int e r nat i ona l   J o ur nal   of   M ol e c u l ar   Sc i e n c e s ;   vo l .   16( 12) ,   pp .   28979 97 ,   20 15   [ 2]   H y de r   A A ,   W u n de r l i c CA ,   P uv a na c h a n d ra   P ,   G u r u ra j   G ,   K ob us i n gy e   O C.   T h e   i m pa c t   o f   t r a u m a t i c   b r a i n   i n j u ri e s :   a   gl o b a l   pe r s pe c t i v e .   Ne ur oR e hab i l i t a t i on ,   vo l .   22(5) ,   pp.   341 53 ,   200 7 [O n l i n e ].   A v a i l a b l e   f r o m :   h t t p: / / w w w . n c b i . nl m . ni h . go v / pub m e d/ 18162698   [ 3]   S c h w a rz b o l M ,   D i a z   A ,   M a rt i n s   E T ,   R uf i n o   A ,   A m a n t e   L N ,   T ha i s   M E ,   e t   a l . ,   P s y c h i a t ri c   di s o r de r s   a n t r a um a t i c   b ra i i n j u r y ,”   Ne ur ops y c hi a t r i c   D i s e as e   and   T r e at m e n t ,   v o l .   4(4 ) ,   pp .   7 97 816 ,   2008   [ 4]   Roy t ow s ki   D ,   F i ga j i   A . ,   R a i s e i n t ra c ra n i a l   p r e s s u r e :   W h a t   i t   i s   a n h o w   t o   r e c o gn i s e   i t ,”     Cont i nui n Me di c a l   E duc at i on ,   v o l .   31(11) ,   pp .   39 0 5 ,   2013 [ O n l i n e ] .   A v a i l a b l e   f r o m :   ht t p : / / w w w . c m e j . o r g. z a / i nde x. p h p / c m e j / a r t i c l e / v i e w / 2909/ 32 84   [ 5]   H a r a r y   M ,   D o l m a n s   R G F ,   G o r m l e y   W B .   In t ra c r a ni a l   p r e s s ur e   m o n i t o r i n g r e v i e w   a n a v e n ue s   f o r   de ve l o pm e n t .   S e ns or s   (S w i t z e r l a n d) ,   v o l .   18(2) ,   p p.   3 7 ,   201 8 .   [ 6]   Z h o n J ,   D uj ov n y   M ,   P a r H K ,   P e r e z   E ,   P e rl i n   A R ,   D i a z   F G .   A dv a n c e s   i n   ICP   m o n i t o r i ng  t e c hni que s .   Ne ur ol o gi c al   R e s e ar c h ,   v o l .   25(4) ,   pp .   339 50 ,   2003 [O nl i n e ].   A v a i l a b l e   f r o m :   ht t p : / / w w w . t a n df o n l i n e . c o m / do i / f ul l / 10 . 11 79/ 01 61641 03101 201661   [ 7]   K ha n   M ,   S ha l l w a n i   H ,   K h a n   M ,   S h a m i m   M . ,   N o n i n v a s i v e   m o n i t o ri n i nt r a c ra n i a l   p r e s s u r e     A   r e v i e w   of   a v a i l a b l e   m o da l i t i e s ,”   Sur gi c al   Ne ur ol og y   Int e r nat i ona l ,   vo l .   8(1) ,   p.   51 ,   2017 [O n l i n e ] .   A v a i l a b l e   f r o m :   ht t p : / / s u r gi c a l n e u r o l o g y i n t . c o m / s ur g i c a l i n t - a rt i c l e s / n o ni n v a s i v e - m o n i t o r i n g - i n t ra c r a ni a l - p r e s s u r e - a - r e v i e w - of - a v a i l a b l e - m o da l i t i e s /   [ 8]   B a s h i r u l l a R . ,   W i r e l e s s   i m pl a nt s ,”   I E E E   Mi c r ow av e   Maga z i ne ,   v o l .   11( S U P P L . ) ,   pp .   14 23 ,   2010   [ 9]   Y L ,   K i m   B J ,   M e n E . ,   C hr o ni c a l l y   i m pl a n t e p r e s s ur e   s e n s o r s :   C h a l l e n ge s   a n s t a t e   o f   t h e   f i e l d ,”   Se ns or s   (S w i t z e r l a n d) ,   v o l .   14(11) ,   pp.   206 20 44 ,   2014   [ 10]   H o dgi n s   D ,   B e r t s c h   A ,   P o s t   N ,   F ri s c hh o l z   M ,   V o l c ka e rt s   B ,   S pe n s l e y   J ,   e t   a l . ,   H e a l t h y   a i m s :   D e ve l o pi n n e w   m e di c a l   i m p l a nt s   a nd  d i a g n o s t i c   e qui pm e nt ,”   I E E E   P e r v as i v e   Com put i ng ,   v o l .   7(1) pp.   14 20 ,   2008   [ 11]   J o un Y H . ,   D e ve l o pm e n t   o i m pl a nt a b l e   m e di c a l   de v i c e s :   F r o m   a n   e n g i n e e ri n pe r s pe c t i v e ,”   Int e r na t i o nal   Ne ur our ol og y   J our n al ,   v o l .   17 (3) ,   pp .   98 10 6 ,   2013   [ 12]   M a pa t o   M ,   K l y s ub a n   P ,   K ul w o r a w a n i c h po n T ,   C h o m na w a n N . ,   M e t a l - e m b e dde S U - s l a t e c hn i q ue s   fo r   l o w - r e s i s t a n c e   m i c r o m a c h i n e d   i n duc t o r s ,”   Int e r n at i onal   J our n al   o f   E l e c t r i c a l   an Com put e r   E ngi n e e r i ng ,   v o l .   8( 6) ,   pp .   4772 80 2018 .   [ 13]   K ha n   M W A ,   B j ö r ni n e n   T ,   S y nh e i m o   L ,   U kko n e n   L . ,   R e m o t e l y   P ow e r e P i e z o r e s i s t i v e   P r e s s ur e   S e n s o r :   T o w a r W i r e l e s s   M o n i t o r i n o f   In t ra c r a ni a l   P re s s ur e ,”   I E E E   Mi c r ow av e   and  W i r e l e s s   Com pone n t s   L e t t e r s ,   v o l .   26(7) ,   pp .   54 9 51 ,   2 016 .   [ 14]   K ha n   M W A ,   S y nh e i m o   L ,   U kko n e n   L ,   B j ö rn i n e n   T . ,   I n d uc t i v e l y   P ow e r e P r e s s ur e   S e n s i n g   S y s t e m   Int e g r a t i n a   F a r - F i e l D a t a   T ra n s m i t t e r   f o r   M o n i t o r i ng   of  In t ra c ra ni a l   P r e s s ur e ,”   IE E E   S e ns or s   J our nal ,   v o l .   17(7) ,   pp.   219 1 7 ,   20 17   [ 15]   B e h f a r   M H ,   B j ö r ni n e n   T ,   M o r a d i   E ,   S y nh e i m o   L ,   U kkon e n   L .   B i o t e l e m e t ri c   W i r e l e s s   I n t ra c ra n i a l   P r e s s ur e   M o ni t o ri n g:   A n   I n   V i t r o   S t udy .   Int e r na t i on al   J our nal   o f   A nt e nnas   and  P r opaga t i o n   vo l .   1 10 ,   2015   [ 16]   W a ng  F ,   Z ha n X ,   S h o ko ue i n e j a M ,   Is ka n d a r   B J ,   M e dow   J E ,   W e b s t e r   J G . ,   A   N ov e l   In t r a c ra n i a l   P r e s s ur e   R e a do ut   Ci r c u i t   f o r   P a s s i v e   W i r e l e s s   L S e n s o r ,   IE E E   T r ans ac t i ons   on  B i om e di c al   C i r c u i t s   and  S y s t e m s ,   v o l .   1 1(5) ,   p p.   1123 32 ,   20 17   [ 17]   Ca b e l l o - r ui z   R ,   T e c poy o t l - t o rr e s   M ,   J á c o m e   A T ,   V e r a - d i m a s   G ,   K o s h e v a y a   S ,   V a rga s - c h a b l e   P . ,   D i s pl a c e m e n t   m e c ha n i c a l   a m p l i f i e r s   de s i g n e o n   po l y - s i l i c o n ,”   Int e r nat i ona l   J o ur nal   o f   E l e c t r i c a l   and   Com put e r   E ngi n e e r i ng   ( IJ E C E ) ,   v o l .   9(2) ,   pp .   8 94 901 201 9 .     [ 18]   M e n X ,   B r o w n e   K D ,   H ua n S M ,   M i e t us   C,   Cul l e n   D K ,   T of i gh i   M R ,   e t   a l . ,   D y n a m i c   e v a l ua t i o n   o f   a   di gi t a l   w i r e l e s s   i n t ra c r a ni a l   p r e s s u r e   s e n s o r   f o r   t h e   a s s e s s m e nt   o f   t ra um a t i c   b r a i n   i n j u r y   i n   a   s w i n e   m o de l ,”   IE E E   T r ans ac t i o ns   on   M i c r ow av e   T h e or y   and   T e c h ni que s ,   v o l .   61(1) ,   p p.   316 25 ,   201 3   [ 19]   J i a n H ,   G uo  Y ,   W Z ,   Z h a n C,   J i a   W ,   W a n Z . ,   I m pl a n t a b l e   W i r e l e s s   In t ra c ra n i a l   P r e s s ur e   M o n i t o ri n B a s e o n   A i r   P r e s s ur e   S e n s i n g ,”   I E E E   T r ans ac t i ons   on  B i om e d i c a l   Ci r c ui t s   and  S y s t e m s ,   vo l .   12( 5) ,   pp .   1076 87 ,   2018   [ 20]   Sa t t a y a s o o n t h o rn   P ,   S ut h a ko rn   J ,   C h a m n a n v e j   S . ,   O n   t h e   f e a s i b i l i t y   of   a   l i qui c r y s t a l   po l y m e r   pr e s s u r e   s e n s o r   f o r   i nt r a c r a ni a l   p r e s s u r e   m e a s u r e m e n t ,”   B i om e di c al   E ng i ne e r i n g/ B i om e di z i ni s c h e   T e c hn i k ,   M a r   15 .   2019 ,   [O n l i n e ].   A v a i l a b l e   f r o m :   h t t p: / / w w w . de gr uy t e r . c o m / v i e w / j / b m t e . a h e a d - of - pri n t / b m t - 20 18 - 002 9/ b m t - 2 018 - 00 29. xm l       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2088 - 8708   Int   J   E l e c   &   Co m E n g ,   V o l .   10 ,   N o .   2 A p ri l   2020   :     1229   -   1238   1238   [ 21]   S a t t a y a s o o n t h o rn   P ,   S ut ha ko rn  J ,   C ha m n a n v e j   S ,   M i a o   J ,   K o t t a pa l l i   A G P . ,   L CP   M E M S   i m pl a n t a b l e   pr e s s u r e   s e n s o r   f o r   In t ra c r a ni a l   P r e s s u r e   m e a s u r e m e n t   L CP   M E M S   i m pl a n t a b l e   pr e s s ur e   s e n s o   fo r   I n t ra c ra n i a l   P r e s s u r e   m e a s u r e m e nt ,”   In:  T h e   7t IE E E   Int e r na t i ona l   Con f e r e nc e   on     Nano/ M ol e c u l ar   M e di c i n e   an E ngi n e e r i ng   I E E E ,   p .   63 7 ,   2013 .   [O nl i n e ].   A v a i l a b l e   f r o m :   ht t p : / / i e e e xpl o r e . i e e e . o r g/ do c um e nt / 67 66317 /   [ 22]   W a ng  X ,   E n ge l   J ,   L i C. ,   L i qui c r y s t a l   po l y m e r   f o r   M E M S :   P r o c e s s e s   a n a pp l i c a t i o n s .   J our na l   of   Mi c r om e c ha ni c s   and   Mi c r oe ngi n e e r i ng v o l .   13 ,   pp .   62 8 633 ,   200 3 [O n l i n e ].   A v a i l a b l e   f r o m :   h t t p : / / w w w . i o p. o r g/ E J / a b s t r a c t / 0960 - 1317 / 13/ 5/ 314 .   [ 23]   Bo un e b   I,   K e rr o ur   F . ,   N a n o m e t ri c   m o de l i z a t i o n   o f   ga s   s t ruc t u r e ,   m ul t i di m e n s i o na l   us i n c o m s o l   s of t w a r e ,”   I nt e r n at i onal   J our nal   o f   E l e c t r i c a l   and   Com pu t e r   E ngi n e e r i ng ,   v o l .   8( 4) ,   pp .   2014 20 ,   2018 .   [ 24]   V o gt   C,   R e be r   J ,   W a l t i s b e r D ,   B ut h e   L ,   M a r j a n o v i c   J ,   M unz e nri e de r   N ,   e t   a l .   A   w e a r a b l e   b l ue t o o t h   l e   s e n s o r   f o r   pa t i e n t   m o n i t o ri n du ri n M R s c a n s ,”   P r oc e e di n gs   of   t he   A nnua l   Int e r nat i ona l   Con f e r e nc e   of   t he   I E E E   E ng i ne e r i ng   i n   M e di c i ne   and   B i ol ogy   So c i e t y ,   E MB S .   2 016   pp.   497 5 8 ,   O c t   2016   [ 25]   S t e ph e n   N G . ,   O n   e n e rgy   h a r v e s t i n f r o m   a m b i e nt   v i b ra t i o n ,”   J o ur nal   o f   Sound  a nd  V i br at i on   vo l .   293 (1 2) ,   pp.   409 25 ,   20 06   [ 26]   N a n da   A ,   K a ra m i   M A .   E n e r gy   h a r v e s t i n f r o m   a r t e r i a l   b l o o pr e s s ur e   f o r   pow e r i n e m b e dde m i c r o   s e n s o r s   i h u m a n   b r a i n ,”   J our na l   of   A pp l i e d   P hy s i c s ,   v o l .   12 1(12) ,   201 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.