An integrated imaging sensor for rare cell detection applications
Hücre tespiti uygulamaları için entegre görüntüleme sensörü
- Tez No: 313713
- Danışmanlar: DR. SELİM EMİNOĞLU, PROF. DR. TAYFUN AKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 91
Özet
Görüntü sensörü kullanılarak hucre algılama, tıpta teşhis uygulamaları için kullanılabilecek yeni ve gelecek vaat eden bir tekniktir. Bu amaç için, gölgelendirme metoduyla yapılan hücre tespit çalışmaları; optik aydınlatmaya duyarlı, 32×32 tamamlayıcı yarı-iletken metal oksit (CMOS) görüntü sensörü kullanılarak maya hücreleri (Saccharomyces cerevisiae) ile gerçekleştirildi. Sensör yüzeyinden sıfır mesafeye yerleştirilen hücreler, her testte aynı aydınlatma seviyesini korumak amacıyla yerleştirilen dört sabit led ile aydınlatılan görüntü sensörü aracılığıyla tespit edildi. Hücreler, sensör alanına fosfat tamponlu tuz (PBS) çözeltisinin kurutulmasıyla aktarıldı. Sensör yüzeyinden sıfır mesafede konumlandırılan maya hücreleri %72 başarıyla algılandı. Sonra, MCF-7 (meme kanseri) hücreleri, aynı sensör ile PBS çözeltisi kurumak üzereyken algılandı. Sensörün hücreler PBS çözeltisi içindeyken algılama kabiliyetini araştırmak amacıyla yüzey alanı, altınla kaplandı ve altın yüzeylere antikorlar tutunduruldu. Böylelikle hücrelerin sensör yüzeyine sıfır mesafede olması sağlandı. Aynı testler bu sensörde tekrarlandı ve gölgelendirme metodu ile PBS çözeltisi içerisinde başarılı algılama gerçekleştirilemedi fakat, çözelti kurumak üzereyken başarılı algılama sonuçları elde edildi.Görüntü sensörü ile hücre algılaması sağlanmasıyla, benzer ama geniş formatlı bir görüntüleme sensörü tasarlanmıştır. Tasarlanan CMOS görüntüleme sensörü 160×128 formatındadır ve 15µm büyüklüğünde piksellerden oluşmaktadır. Piksel okuma devresi kapasitif ve optik algılamaya uygun tasarlanmıştır. Böylelikle tasarlanan görüntüleme sensörü, hem DNA hem de hücre algılama uygulamalarını mümkün kılar. Pikseldeki kaçak akımı daha aza indirgemek için sensöre yuvarlanan hat çekim modu eklenmiştir. Spesifik alanların incelenebilmesi ve dizin formatının, farklı boyutlardaki hücreleri tespit edebilmesi amacıyla değiştirilebilmesi için adresleme yapılabilir. Sensörün çerçeve hızı, hızlı hareket eden hücre örneklerinin tespiti için ayarlanabilir. Esneklik sağlaması açısından, sensörün bütün dijital girişlerinin manuel bir şekilde ayarlanabilmesi sağlanmıştır. Formatı büyük olduğundan, çok sayıda hücre, bu görüntü sensörü kullanılarak tespit edilebilir.
Özet (Çeviri)
Cell detection using image sensors is a novel and promising technique that can be used for diagnostic applications in medicine. For this purpose, cell detection studies with shadowing method are performed with yeast cells (Saccharomyces cerevisiae) using an 32×32 complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor that is sensitive to optical illumination. Cells that are placed zero distance from the sensor surface are detected using the image sensor which is illuminated with four fixed leds to maintain fixed illumination levels in each test. Cells are transferred to the sensor surface with drying the medium they are in, which is phosphate buffered saline (PBS) solution. Yeast cells that are zero distance from the surface are detected with a detection rate of 72%. Then, MCF-7 (breast cancer) cells are detected with the same sensor when the PBS solution is about to dry. To investigate the detection capability of the sensor while the cells are in the PBS solution, the sensor surface is coated with gold in order to immobilize the surface with antibodies. With immobilizing antibodies, cells are thought to be bound to the surface achieving zero distance to the sensor surface. After coating gold, antibodies are immobilized, and same tests are done with MCF-7 cells. In the PBS solution, no sufficient results are obtained with the shadowing technique, but sufficient results are obtained when the solution is about to dry.After achieving cell detection with the image sensor, a similar but large format image sensor is designed. The designed CMOS image sensor has 160×128 pixel array with 15µm pitch. The pixel readout allows capacitive and optical detection. Thus, both DNA and cell detection are possible with this image sensor. The rolling line shutter mode is added for reducing further leakage at pixel readout. Addressing can be done which means specific array points can be investigated, and also array format can be changed for different size cells. The frame rate of the sensor can be adjusted allowing the detection of the fast moving cell samples. All the digital inputs of the sensor can be adjusted manually for the sake of flexibility. A large number of cells can be detected with using this image sensor due to its large format.
Benzer Tezler
- Lens-free imaging of DEP manipulated cancer cells
DEP yöntemi ile manipüle edilen kanser hücrelerinin lenssiz görüntülenmesi
MAHMUT KAMİL ASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK KÜLAH
- Gelecek dairesel çarpıştırıcıları için CMOS piksel sensör geliştirme ve performans çalışmaları
Upgrade and performance studies of a CMOS pixel sensor for the future circular colliders
KAAN YÜKSEL OYULMAZ
Doktora
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK DENİZLİ
DR. CARLOS SOLANS SANCHEZ
- Bilişim teknolojileri ışığı altında lise düzeyi fizik dersinin sınıf ve laboratuar ormında bilgisayar destekli uygulaması
The Application of information technologies and computer assisted physics education in classroom and labs at high school level
İLHAN ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Eğitim ve ÖğretimMarmara ÜniversitesiGazetecilik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZHAN TINGÖY
- A low-cost uncooled infrared imaging sensor using MEMS and a modified standard CMOS process
Düşük maliyetli soğutmasız kızılötesi detektör dizini
MEHMET ALİ GÜLDEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
DR. SELİM EMİNOĞLU
- A digitally programmable application specific integrated circuit for drive and data acquisition of imaging sensors
Görüntüleme sensörlerini sürme ve sensörlerden veri alma için uygulamaya özel sayısal programlanabilir tümdevre
NUSRET BAYHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKIN
YRD. DOÇ. DR. SELİM EMİNOĞLU