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21.11.2018 | Technical Paper | Ausgabe 9/2019

Microsystem Technologies 9/2019

Modeling, simulation and experimental validation of fatigue behavior of thin-film titanium membranes

For chronic intracranial pressure monitoring

Zeitschrift:
Microsystem Technologies > Ausgabe 9/2019
Autoren:
Nireekshan Kumar Sodavaram, Daniel McCormick, Fakhrul Alam, Johan Potgieter, David M. Budgett, Khalid Mahmood Arif
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

The next generation fully implantable pressure sensors are valuable for intracranial pressure (ICP) monitoring, particularly in the chronic conditions of hydrocephalus. However, the accuracy, particularly in terms of the sensor drift over long duration, is a key concern. An implantable pressure monitoring system will rely on a flexible thin-film membrane as part of the pressure sensor and will interfere with a corrosive fluid (saline/blood) at a temperature of approximately 37 \(^\circ \hbox {C}\). The physics of the underlying thin film (material aging, mechanical fatigue), independent of the surrounding medium, triggers drift in the long-term monitoring of ICP. Therefore, finite element modeling (FEM) of thin-film deflection and fatigue life are essential. Although the FEM provides a theoretical view of the underlying issue, it is also necessary to validate the accuracy of the model. In this paper, we present both the numerical modeling and experimental validation of thin-film deflection and fatigue life of thin film titanium foils. The salient feature of this work is the approach of the thin-film deflection and fatigue testing (as part of the entire sensor) in contrast to the standard dog-bone based fatigue testing.

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