Microparticle classification based on permittivity by the concurrent use of resistive pulse sensing and microwave resonators
Eş zamanlı mikrodalga rezonatör ve rezistans ölçme metodu kullanılarak mikroparçacık sınıflandırması
- Tez No: 760426
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF LEBLEBİCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mikrodalgalar, Mikroparçacıklar, Polistiren, Rezonatör, Microwaves, Microparticles, Polystyrene, Resonator
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzdeki aşırı plastik kullanıma bağlı olarak artmakta olan çevre kirliliği, sıvı içerisinde bulunan mikroplastik parçacıkların otomatik olarak sınıflandırılması konusundaki teknoloji açığını meydana çıkarmıştır. Bu konuda empedans spektrometresi, düşük ve radyo frekanslarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat bu uygulamalarda kullanılan frekans seviyesi, parçacıkların iç yapısı hakkında bilgi verme konusunda yetersiz kalmaktadır. Sonuç olarak empedans spektrometresi genel olarak parçacıkların boyutu hakkında bilgi vermektedir. Bu tezde, belirtilen problemi çözmek için mikrodalga frekanslarında çalışan bir rezonator geliştirilmiştir. Fakat sadece mikrodalga rezonatör kullanmak, mikroparçacığın permitivitesi ve hacminin çarpımı ile doğru orantılı bir sinyal üretmektedir. Dolayısıyla permitiviteye bağlı olarak bir sınıflandırma yapmak için, aynı anda parçacığın hacmi de ölçülmelidir. Hacim ölçümü yapabilmek adına, düşük frekanslı Coulter prensibi ile çalışan bir sensör sisteme entegre edilmiştir. Polistiren ve soda kireç camından yapılmış mikroparçacıklar bu sistem ile ayırt edilmiştir. Sistemin biyolojik alanda da kullanılabileceğini göstermek için kanser hücreleri(MDA-231) ile sistem test edilmiş ve olumlu sonuçlar alınmıştır.
Özet (Çeviri)
Automated material classification of microparticles inside a liquid can provide critical functionality for biological and environmental problems, such as the monitoring of bacterial and microplastic pollution in water resources. In this regard applications using resistive pulse sensing (Coulter Counter Principle) and RF frequency impedance cytometry have been widely adopted. Although these technologies are well established in research laboratories, they provide information mainly about the geometrical size of the analyte. This limitation originates from the frequency regime employed (i.e., several kHz to tens of MHz). As a result, these techniques fail to differentiate between two analytes with different material composition but same size. To overcome this shortcoming, labelling techniques are employed with optical microscopes which decreases the throughput, and increases the cost and complexity. Instead of using labeling and optical techniques (such as Raman spectroscopy), an all-electronic detection/differentiation method is introduced. In the technique we developed, resistive pulse sensing and microwave resonator sensing methods are simultaneously exploited. Low-frequency (~1 MHz) resistive pulse sensing is used to extract volume information of particle/cell, whereas a high frequency microwave resonator is used to extract electrical volume information of the particle/cell. Electrical volume of a particle is a function of both permittivity and geometric volume of the particle. Therefore, by simultaneously measuring the geometrical and electrical volume of a particle its permittivity can be obtained and used for label-free material classification. In the scope of this thesis, narrowband phase sensitive detection circuits are implemented for microwave and low frequency measurements. Polystyrene and Soda-lime glass are used as microparticle materials. MDA-231 (breast cancer cells) are used to verify the technique in biological domain.
Benzer Tezler
- Three dimensional electrode integration on microwave resonator sensors for microparticle sensing in microfluidics
Mikroparçacık algılama için mikroakıskan-mikrodalga sensörler üzerine 3 boyutlu elektrot entegrasyonu
YAĞMUR CEREN ALATAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SELİM HANAY
- Microwave resonant sensor integration with impedance cytometry in microfluidic platform for probing micro-scale dielectric permittivity
Mikro ölçekte dielektrik geçirgenliği incelemek için mikroakışkan platformda empedans sitometri ile mikrodalga rezonans sensörünün entegrasyonu
UZAY TEFEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SELİM HANAY
- Visualization and image based characterization of hydrodynamic cavity bubbles for kidney stone treatment
Böbrek taşı tedavisi için hidrodinamik kavite kabarcıklarının görüntülenmesi ve görüntü tabanlı karakterizasyonu
DOĞAN ÜZÜŞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MUSTAFA ÜNEL
- Mikroakışkan sistemlerde empedans bazlı kan hücresi tespiti
Impedance-based blood cell detection in microfluidic systems
İSMAİL BİLİCAN
Doktora
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TALİP KIRINDI
- TİN kaplama parametrelerinin aşınma davranışı üzerindeki etkisi
The Effect of coating parameters on the wear behaviour of TİN
OĞUZ AKKAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. E. SABRİ KAYALI