Date of Award

4-2019

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Electrical Engineering (MEE)

Department

Electrical Engineering

First Advisor

Mousa Hussein

Second Advisor

Saleh Thaker

Third Advisor

Derek Abbott

Abstract

In this research, a simple and efficient approach is presented to design a metamaterial-based sensitive sensor for biomedical applications. The metamaterial based sensor is designed to differentiate between different types of cancer cell lines based on their electrical properties. The sensor is designed by incorporating a single circular split ring resonator (SRR) and a Hilbert fractal curve. The SRR is used considering its capacitive and inductive resonance properties, thereby making the SRR a favorable candidate for sensing applications. Moreover, the Hilbert fractal curve was used as a defected ground structure to increase sensor sensitivity and selectivity. The Hilbert fractal ground will increase the capacitance and inductance of the sensor, thus increasing the sensor sensitivity. Different Hilbert curve orders were investigated. The fourth-order Hilbert curve was used in the final design because it showed the optimal performance among the orders. To verify the sensor functionality and selectivity, the proposed sensor was tested through three breast cancer cell lines. Measurement results were compared to simulated results obtained using high-frequency structure simulator (HFSS). In addition, support vector machine, which is an artificial neural network (ANN), was developed to classify the type of each cancerous cell based on resonance frequency.

Comments

خلال هذا البحث تم تصميم مستشعر لأغراض الطبية حيث أن بإمكان المستشعر التمييز بين أنواع مختلفة من الخلايا السرطانية بناءً على خواصهم الكهربائية. التصميم الأساسي للمستشعر قائم على استخدام نوع من أنواع المواد استثناية الخصائص (Metamaterial) و هي الحلقة الدائرية الرنانة ذات الشق بالإضافة إلى استخدام منحنى هيلبرت الكسري. استخدمت الحلقة الرنانة لخواصها كمستحث و مكثف حيث أنها تنتج تردد الرنين. القيم الناتجة للتردد هي ما تم استخدامه للتمييز ما بين أنواع الخلايا المختبرة. استخدم منحنى هيلبرت الكسري في تصميم لوح التأريض حيث أن حفر المنحنى أدى لزيادة قيمة المستحث و المكثف للمستشعر و بالتالي أدى لزيادة حساسية المستشعر و انتقائيته. خلال البحث تمت دراسة درجات مختلفة من منحنى هيلبرت و من خلال النتائج و جد أن أفضل أداء كان أداء الدرجة الرابعة للمنحنى الكسري. لاختبار فعالية المستشعر و إنتقائيته تمت تجربة ثلاثة أنواع من الخلايا السرطانية و مقارنة النتائج المختبرية م نتائج برنامج المحاكاة .HFSS تم تطوير شعاع الدعم الآلي و هي عبارة عن شبكة أعصاب اصطناعية استخدمت لتصنيف أنواع الخلايا السرطانية بناءً على ترددهم الرنيني.

Download

Included in

Engineering Commons

Share

COinS