Archive for the ‘PhD Work’ Category

Media Highlights

December 21, 2008

As can be read from

TU Delta: http://www.delta.tudelft.nl/nl/archief/artikel/insecten-staan-model-voor-microsensoren/18632

and

Engineers Online: http://www.engineersonline.nl/MBM/engineers.nsf/htmlViewDocuments/3F024B9744A8D561C12574FE007ED44C

Insecten staan model voor microsensoren

Zintuigen van insecten stonden model voor de drie microsensoren die dr. Dedy Wicaksono ontwikkelde.

Het dierenrijk, vooral dat van insecten, is volgens Wicaksono een rijke bron van voorbeelden van mechanische microsensoren. Denk aan stromingssensors en trilhaartjes bij insecten en spinnen, de gyroscoop van vliegende insecten die hen in staat stelt om snel en zeker te manoeuvreren, of antennes van een kreeft. Een aantal van deze zintuigen nam Wicaksono als voorbeeld voor zijn promotieonderzoek.
De onderzoeker promoveerde afgelopen woensdag bij prof.dr. Paddy French (Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica). Hij ontwikkelde een sensor voor rek, een gyroscoop (bewegingsmeter) en een warmtesensor van een tiende millimeter groot.

Wicaksono nam insectenzintuigen onder de loep om eerst de werking te achterhalen en vervolgens met silicium en andere materialen een sensor te bouwen die volgens dezelfde principes functioneert. Zulke apparaten heten micro-elektromechanische systemen, kortweg mems. De opkomst van geïntegreerde micro-elektronica vraagt om ultrakleine sensoren voor inbouw in ondermeer auto’s, vliegtuigen, robots en persoonlijke navigatieapparatuur.
De basisvorm die Wicaksono gebruikt is een putje met doorsnede van 0,1 millimeter in silicium, bedekt met een koepeltje van dun membraan. In de huid van de vleesvlieg meten zulke sensoren de rek. De siliciumversie deed dat ook.

De gyroscoop is een variatie op dit thema. De sensor bestaat uit een stamper met een brede kop (totaal 0,15 millimeter hoog), gemonteerd op een membraan. Vier strookjes op het membraan zetten bewegingen van het knuppeltje om in een elektrisch signaal.

De infraroodsensor tenslotte is een met een membraan afgesloten putje waarin het opgesloten gas uitzet wanneer er warmtestraling op valt. De vervorming van het membraan is een maat voor de stralingsintensiteit.
De natuur is een rijke bron van ideeën voor sensoren, stelt Wicaksono. Maar ook al werken kunstmatige sensoren volgens natuurlijke principes, ze zullen voor optimaal effect opnieuw ontworpen moeten worden.

Advertisements

My PhD Research

October 21, 2008

I was doing a research for my PhD on Mechanical Microsensors, realized using Micro fabrication technology, or what is commonly now called as Microelectromechanicals System (MEMS) technology. But, the research approach I have been undertaking now is unique. Instead of departing from the problem, we departed from the solutions. We take some examples of biological sensors in the physical domain, and take inspirations from them, to build novel sensors to solve contemporary sensing problems.

The following is the summary of my PhD research, which I also put on my thesis.

Summary – Learning from Nature: Biologically-inspired Sensors

Dedy H.B. Wicaksono

New emerging sensing applications demand novel sensors in micro-/nano-scale to enable integration and embedding into higher level structures or systems. Downsizing the structure will usually decrease the sensitivity of the sensors, since the sensitivity is a function of geometrical parameters, e.g. mass in the case of inertial sensing, and absorbing surface area in the case of an infrared sensor. To maintain a detectable readout signal for the processing electronics, new transducing mechanisms have to be devised for micro- and nano-scale sensors. Nature, especially from insects of the animal kingdom, can provide an inspiration source for the development of such novel miniaturised sensors.

This thesis describes the design, analysis through simulation, fabrication, and characterisation of several examples of novel sensors inspired from natural physical sensors found in insects. The thesis serves two purposes, first, to elucidate the working mechanisms of several natural biological sensors by a combination of synthesis and analysis, and second, to implement similar working mechanisms in artificial engineering material and structure for novel sensors development. Three development cases will be presented: biomimetic strain sensor inspired from the campaniform sensillum of insects, biomimetic gyroscope inspired from the haltere of the fly, and biomimetc far infrared sensor inspired from the beetle’s infrared device.

The field of applications of new transduction mechanisms inspired from biological sensors to novel ultraminiaturised sensors is very wide. Ultraminiaturised strain sensors that can be integrated into mechanical structures could provide smart structures for buildings, cars, airplanes, and robots. Novel ultraminiaturised gyroscopes could find their application in hand-held devices for personal navigation, as well as for man-machine interface. Novel ultraminiaturised infrared sensor which can be fabricated using standard CMOS technology could find its application in civilian night vision application, such as pedestrian detection in cars, and civilian security night surveillance camera.