A portable blood coagulation time measurement platform with fiber-optic based disposable cartridge
Fiber optik tabanlı kartuş ile çalışan taşınabilir kan pıhtılaşma zamanı ölçüm platformu
- Tez No: 435858
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Göğüs Kalp ve Damar Cerrahisi, Kardiyoloji, Electrical and Electronics Engineering, Thoracic and Cardiovascular Surgery, Cardiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Sensör teknolojilerindeki gelişmeler küçültülmüş hasta başı testlerin (Point of Care diagnostics) gelişmesine olanak sağlayarak sağlık alanında yeni fırsatlar doğurdu. Hasta başı testlerinin birçoğu araştırma seviyesinde kalmış, pazardaki başarılı örnek sayısı birkaç uygulamayla, kan şeker ölçüm cihazı gibi, sınırlı kalmıştır. Bu uygulamalardan bir tanesi de kaz pıhtılaşma zamanı (koagülasyon) testidir. Herhangi bir kan inceltici tedavisi gören hastaların kan pıhtılaşma zamanlarının düzenli olarak ölçülmesi gerekmektedir. Bu tezin çalışmaları çerçevesinde fiber optik tabanlı kan pıhtılaşma zamanı ölçümü yapan bir sensör platformu geliştirildi. Hasta başı kan pıhtılaşma zamanı ölçümü için elektro-kimyasal ve mikro kanal büzme gibi teknikler kullanılmasına rağmen klinik testlerde doğrudan mekanik ölçüm altın standart olarak kullanılmaktadır. Bu tezde sunulan çalışma, tam kan örneklerinden doğrudan mekanik ölçüm tekniği ile hasta başı kan pıhtılaşma zamanı ölçümü yapan ilk uygulamadır. Sunulan sensör platformu iki ana kısımdan oluşmaktadır: okuma ünitesi ve tek kullanımlık kartuş. Tek kullanımlık kartuşta kan akışını sağlaması için mikro akışkan kanalları ve ölçüm için fiber optik tabanlı mekanik sensör bulunmaktadır. Sensör, iki adet bir birine bakan optik fiberden oluşturmaktadır. Optik fiberlerden bir tanesi mekanik rezonans frekansında elektro mıknatıs sayesinde titreştirilerek diğer fibere eşleşen optik sinyal modüle ediliyor. Okuma ünitesinde bir adet optik fiber ile eşlenmiş ışık kaynağı ve bir adet optik fiber ile eşlenmiş foto detektör bulunmaktadır. Hem okuma hem de tahrik uzaktan yapıldığı için kartuşa herhangi bir elektrik bağlantı ihtiyacı yoktur. Sunulan sensör platformu, tam kan ve kontrol plazma örnekleri kullanılarak aPTT ölçümleri laboratuvar düzeneğinde gerçekleştirildi. Kontrol plazması ile yapılan ölçümler %1'den küçük ortalama hata ve %1.36'dan küçük göreceli standart sapma ile sonuçlandı. Tam kan testleri de benzeri sonuçlar verdi. Laboratuvar düzeneği baz alınarak SFO Technogies, Hindistan firması ile ortak çalışılarak bir adet hasta başı tanı cihazı prototipi geliştirildi. Geliştirilen prototiple de tam kandan aPTT test ölçümleri başarıyla yapıldı. Kartuş tasarımının basitliği ve hazır bulunan parçalardan üretilmesi düşük fiyatlı tek kullanımlık kartuş yapımını sağlamaktadır. Gelecek dönem çalışmaları, biyolojik ayraç optimizasyonu, taşınabilir okuyucu ünite tasarımı ve klinik testler üzerine yoğunlaşacaktır. Bu tez çalışması çerçevesinde fiber optik tabanlı kan pıhtılaşma zamanı ölçümü yapan bir sensör platformu geliştirildi. Sensör platformu hem laboratuvar düzeneği hem de taşınabilir bir prototip şeklinde gerçeklenerek tam kan ve kontrol plazmaları ile aPTT testleri yapıldı.
Özet (Çeviri)
Advancements in sensor technologies have enabled miniaturized point-of-care (PoC) medical diagnostics devices and offer new opportunities in health care. Most of the new sensor platforms and lab on chip devices are still at laboratory level with only a few successful PoC implementations such as blood glucose monitoring devices. In this thesis, we focused on the development of a novel optical sensor platform and PoC device for periodic monitoring of blood coagulation, which is a critical need for cardiac patients on anticoagulant treatment. While the golden standard for coagulation measurements is direct mechanical measurement from plasma in clinical laboratories, existing commercial and research phase PoC devices employ electro chemical and MEMS based lab on chip devices. This is the first report of a direct mechanical coagulation time measurement system designed for self-testing. The proposed platform has two parts; a disposable cartridge and a reader unit. Disposable cartridge has small volume microfluidic channels for blood flow and fiber optic based mechanical sensor. This sensor is composed of two optical fibers facing each other. One of the fibers is vibrated in mechanical resonance via an electro coil embedded in the reader unit. The other fiber is fixed and receives the light passing through the vibrating fiber. An optical AC signal is obtained at the output of the fixed fiber due to mechanically induced optical modulation. The reader unit has an LED light source coupled to the large core of the vibrating fiber, and a photodetector coupled to the the fixed fiber. Lack of electrical connection to the cartridge, remote electromagnetic actuation and optical read out enable simple and robust POC platform. The proposed sensor platform is tested on a table top measurement set-up for activated-Partial-Thromboplastin-Time (aPTT) measurements on control plasma samples and human whole blood samples. Control plasma test results yielded
Benzer Tezler
- Portable devices for In-Vitro characterization based on ultrasound
Ultrason tabanlı In-Vitro karakterizasyonu için taşınabilir cihazlar
SEYEDFAKHREDDIN NABAVI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. GÖKSEN GÖKSENİN YARALIOĞLU
- Blood coagulation time measurements using 400 MHz thickness mode resonator
400 MHz kalınlık uzama modu rezonatörü kullanarak kan pıhtılaşması zaman ölçümleri
NEGAR MAJIDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKSEN GÖKSENİN YARALIOĞLU
- Enhancing the performance of a coagulometer through optimization of microfluidic cartridge and fiber optic-based optomechanical systems
Mikroakışkan kartuş ve fiber optik tabanlı optomekanik sistemlerin optimizasyonu yoluyla koagülometrenin performansının artırılması
MERVE KORTEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyomühendislikKoç ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Nanoteknolojik yaklaşımlarla koagülatif sistemlerin geliştirilmesi
Coagulative systems development by nanotechnological approach
ZEYNEP KARAHALİLOĞLU
Doktora
Türkçe
2015
İlk ve Acil YardımHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ
- Yüksek genlikli odaklı ultrason uygulamaları için sürüş elektroniği dizini geliştirilmesi
Development of electronic array drivers for high intensity focused ultrasound applications
ARDA KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARİF SANLI ERGÜN