Geri Dön

Design, fabrication, and characterization of biocompatible soft strain sensors for implantable applications

İmplant uygulamaları için biyo-uyumlu gerinim sensörlerinin tasarım, üretim ve karakterizasyonu

PDF İndir

  1. Tez No: 944172
  2. Yazar: ABDULKADİR YASİN ATİK
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT BEKER
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Biyoteknoloji, Makine Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Biotechnology, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Kardiyovasküler hastalıklar, dünya genelinde önemli bir sağlık sorunu olmaya devam etmekte ve ileri teşhis ve tedavi araçlarına olan ihtiyacı vurgulamaktadır. Sol ventrikül gerinim analizi yoluyla sürekli kardiyak izleme, özellikle ameliyat sonrası sonuçların iyileştirilmesinde ve hastane tekrar yatış oranlarının azaltılmasında önemli bir potansiyel sunmaktadır. Bu çalışma, hassas ve uzun vadeli kardiyak izleme çözümleri için özel olarak tasarlanmış biyouyumlu yumuşak gerinim sensörlerinin tasarımı, üretimi ve karakterizasyonuna odaklanmaktadır. Direnç tabanlı ve kapasitif olmak üzere iki sensör tipi geliştirilmiştir. Direnç bazlı sensörler, gerinim ölçümünde uygulanabilirliği göstermiş, ancak döngüsel yükleme altında dayanıklılık sorunlarıyla karşılaşmıştır. Bu bağlamda, istikrar ve hassasiyet açısından üstünlük sunan tarak konfigürasyonlu kapasitif sensörler tasarlanmıştır. Polidimetilsiloksan ile enkapsüle edilen ve 25 µm bakır iletken elemanlarla üretilen kapasitif sensörler, tasarımında teorik olarak 0,228 pF'lik bir başlangıç kapasitansı sağlamış ve sırasıyla %5, %10 ve %15 gerinim altında 10, 20 ve 30 fF kapasitans artışları göstermiştir. Dayanıklılık testlerinde, sensörler 12 saat döngüsel gerinime maruz bırakılmış ve minimal başlangıç kayması ve tutarlı sinyal devamlılığı sergilemiştir. Ayrıca, kapasitif sensörler %25 gibi büyük gerinim genliklerinde stabil kalmış ve çeşitli kuvvetlere karşı basınç duyarsızlığı göstermiştir, bu da dinamik fizyolojik ortamlar için operasyonel güvenilirliği garanti etmektedir. ViVitro Superpump kullanılarak simüle edilmiş kardiyak koşullar altında yapılan karakterizasyon, sensörün düşük hacimsel değişiklikleri algılama ve bir kalp atışının farklı evrelerini doğru bir şekilde izleme yeteneğini doğrulamıştır. Bu bulgular, önerilen sensörlerin gerçek zamanlı telemetrik kardiyak izleme için yüksek hassasiyet, dayanıklılık ve biyouyumluluk sunduğunu göstermektedir. Bu çalışma, kardiyovasküler bakımı geliştirmeyi amaçlayan bir sonraki nesil implant edilebilir cihazlar için kritik bir temel oluşturmaktadır.

Özet (Çeviri)

Cardiovascular diseases remain a major global health challenge, with effective post-operative monitoring critical for improving patient outcomes and reducing hospital readmissions. This study presents the design, fabrication, and characterization of biocompatible soft strain sensors for implantable applications, focusing on continuous and precise cardiac strain monitoring. Two sensor types were developed: resistive and capacitive. While the resistive sensors provided initial insights, they faced durability limitations under cyclic loading, leading to the design of capacitive sensors with interdigitated configurations. The capacitive sensors were constructed with polydimethylsiloxane encapsulation and 25 µm copper conductive elements. Theoretically, this design yielded a baseline capacitance of 0.228 pF and demonstrated sensitivity increments of 10, 20, and 30 fF under 5%, 10%, and 15% strain, respectively. Durability tests included continuous cyclic loading at 10% strain for over 12 hours, where the sensors exhibited minimal baseline drift and consistent signal integrity. Additionally, the capacitive sensors maintained stability under large strain amplitudes of 25% and demonstrated pressure insensitivity, ensuring operational reliability in dynamic physiological environments. Characterization under simulated cardiac conditions using a ViVitro Superpump confirmed the sensor's ability to detect minimal volumetric changes and to accurately trace distinct phases of a heartbeat. These findings underscore the potential of the proposed sensors for real-time telemetric cardiac monitoring, offering high sensitivity, durability, and biocompatibility. This work lays a critical foundation for next-generation implantable devices aimed at enhancing cardiovascular care.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    275085

    Novel wireless RF-biomems implant sensors of metamaterials

    Metamalzeme özgün kablosuz RF-biyomems implant sensörler

    ROHAT MELİK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR

  2. Tez No

    771751

    Design, fabrication and characterization of light-responsive functionalized hydrogel for tissue engineering applications

    Doku mühendisliği uygulamaları için ışığa duyarlı fonksiyonelleştirilmiş hidrojelin tasarımı, imalatı ve karakterizasyonu

    SYEDA RUBAB BATOOL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    BiyomühendislikKoç Üniversitesi

    Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEDA KIZILEL

  3. Tez No

    526550

    Design, fabrication and characterization of biodegradable scaffolds for tissue engineering and regenerative medicine applications

    Doku mühendisliği ve rejeneratif tıp uygulamaları için biyoçözünür iskele yapılarının tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu

    MUHAMMAD ANWAAR NAZEER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Mühendislik BilimleriKoç Üniversitesi

    Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSKENDER YILGÖR

  4. Tez No

    942401

    Characterization and investigation of biological effects of the bioactive compound loaded microalgae-based microcarrier systems produced by electrospraying technique

    Elektrosprey tekniği ile üretilen biyoaktif bileşik yüklü mikroalg bazlı mikrotaşıyıcı sistemlerin karakterizasyonu ve biyolojik etkilerinin incelenmesi

    BAŞAK DALBAYRAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    BiyoteknolojiGebze Teknik Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ELİF DAMLA ARISAN

  5. Tez No

    1020522

    Manufacturing and characterization of dental brackets and clear aligner

    Dental braketlerın ve şeffaf plakların üretimi ve karakterizasyonu

    MOHAMMAD LOUIE OYOUN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Arel Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET TOPUZ

Geri Dön