The design, manufacturing and applications of a novel led-based phototherapy device
Yeni bir led tabanlı fototerapi cihazının tasarımı, üretimi ve uygulamaları
- Tez No: 798141
- Danışmanlar: DR. NERMİN TOPALOĞLU AVŞAR, DOÇ. DR. YALÇIN İŞLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Mühendislik Bilimleri, Bioengineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Sarılık, bilirubin, LED, lumirubin, fototerapi, Jaundice, bilirubin, LED, lumirubin, phototherapy
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Sarılık bebeklerde çok sık görülen bir hastalıktır. Kandaki bilirubin seviyesindeki bir artıştan kaynaklanır. Yenidoğanlarda görülme sıklığı %60-70 civarındadır. Sarılık patolojik hale geldiğinde vücutta birçok hasara neden olabilir: beyin hasarı, görme kaybı, akciğer ve böbrek fonksiyon bozukluğu ve hatta ölüm. Bilirubinin artması ve organlarda birikmesi ile geri dönüşü olmayan hasarlar meydana gelir. Bilirubini ortamdan uzaklaştırmak için kan değişimi, ilaç ve fototerapi gibi farklı yöntemler vardır. Işığın bilirubin tarafından absorbe edilebilmesi için 430-490 nm dalga boyunda mavi ışık gereklidir. Bu çalışmada sarılık tedavisini daha etkin bir hale getirmek için standart fototerapi cihazlarının ötesinde farklı dalga boylarına sahip 3 boyutlu bir tasarım amaçlanmıştır. Ayrıca ışık şiddeti ve sıcaklık artışı durumunda kullanıcı uyarıldığı bir system oluşturulmak istenmiştir. Sarılığın etken maddesi bilirubini yıkmak için mavi renk bandının yanında yeşil-beyaz renk bandına sahip 1 Watt LED ışık kaynağı kullanılmıştır. Vücuttan atılımı hızlı olan ve düşük toksisiteye sahip lumirubin üretimini desteklediği için yeşil ışık bandına sahip 1 Watt LED'ler sisteme eklenmiştir. Beyaz ışık kullanılmasının nedeni mavi ışığın kişide oluşabilecek baş dönmesi ve mide bulantısı gibi etkilerini en aza indirmektir. Ayrıca cilt rengindeki değişikliği daha iyi tespit etmektir. Genelde kullanılmakta olan cihazlar tek parçadan oluşan panele sahiptir. Işık üstten dik bir şekilde bebeğe gönderilmekte; fakat bebeğin 3 boyutlu özelliği göz önüne alınırsa bebeğin yan kısımlarına ışık yeterli miktarda gönderilememektedir. Cihaz mekanik tasarım olarak 3 ayrı panele sahiptir. Işık kaynaklarının bulunduğu bu paneller birbirine menteşe ile sabitlenmiştir. Bu sayede paneller arasındaki açı değiştirilmektedir. Böylece bebeğe gelen ışık miktarını arttırılmak istenmiş ve ışığın yan yüzeye dik gelmesi sağlanmıştır. Uygulama sırasında sıcaklık ve ışık şiddetini kontrol eden sensörler içeren bir fototerapi cihazı geliştirilmiştir. Sarılığa neden olan bilirubinin yok edilmesini sağlamak için mavi, yeşil ve beyaz 1 Watt LED ışık kaynakları kullanılmaktadır. Ayrıca ayak izini artırmak ve bilirubin yıkımını desteklemek için 3D yapı hedeflenmiştir. Bu çalışma ile kliniklerde sıklıkla karşılaşılan ciddi bir sorunu çözmek için yeni bir teknolojik gelişme sağlanmıştır. Cihazın etkin olup olmadığını görmek için farklı mesafelerde (20 cm, 30 cm) ve açılarda (90°, 135°, 180°) çıkış gücü ölçümü, bilirubin yıkım testi ve sıcaklık testleri yapılmıştır. Farklı mesafe ve açılarda ışık gücü ölçülmüş ve en yüksek değer olan 0.3370 mWatt'a ulaşılmıştır(20 cm, 180°). Cihazın bilirubin üzerindeki etkisi test edilmek istenmiştir ve hazırlanan bilirubin solusyonu plakalara yerleştirilmiştir. 30 dk boyunca farklı mesafe ve açılarda ışık bilirubin solusyonuna uygulanmıştır. Bilirubin testlerinde %7.6 başarı elde edilmiştir. Dikkate alınması gereken başka bir şey sıcaklık değişimidir. Işık 30 dk boyunca farklı açı ve mesafelerde uygulanmış ve sıcaklık artışı tespit edilmiştir. Termal kamera ve sıcaklık sensöründen veriler alınmış ve 20 cm'de yüksek sıcaklık artışı gözlemlenmiştir. En fazla 0.1°C sıcaklık artışı ölçülmüştür. Cihaz mavi-yeşil-beyaz dalgaboylarını içermesi ve 3 boyutlu yapısı açısından özgün değere sahiptir. Yeşil renk bandı ile toksik özelliği az ve vucuttan atımı hızlı olan limuribin yapımı desteklenmiştir. Ayrıca 3D yapıdaki panel dizaynı ile ışık ayak izi arttırılmıştır. Işık yoğunluğu ve sıcaklık sensörleri ile istenmeyen veriler elde edildiğinde kullanıcının uyarılması sağlanmıştır. İleriki çalışmalarda cihazdan elde edilen ışık çıkış gücü arttırılmak istenmektedir. Bu çalışma ile kliniklerde sıklıkla karşılaşılan ciddi bir sorunun çözümü için yeni teknolojik gelişmeler sağlanacaktır.
Özet (Çeviri)
Jaundice is a very common disease in infants. It is caused by an increase in the level of bilirubin in the blood. Its incidence in newborns is around 60-70%. When jaundice becomes pathological, it can cause much damage to the body: brain damage, vision loss, lung and kidney dysfunction, and even death. With the increase of bilirubin and its accumulation in the organs, irreversible damage occurs. There are different methods such as exchange transfusion, medication, and phototherapy to remove bilirubin from the environment. Blue light with a wavelength of 430-490 nm is required for light to be absorbed by bilirubin. In this study, a 3D (dimensional) design with different wavelengths beyond standard phototherapy devices was aimed to make the treatment of jaundice more effective. In addition, it is desired to create a system in which the user is warned in case of light intensity and temperature increase. To degradation of bilirubin molecules, the causative agent of jaundice, 1 Watt LED light source with a green-white color band was used next to the blue color band. Since it supports the production of lumirubin, which is rapidly eliminated from the body and has low toxicity, 1Watt LEDs with green light bands have been added to the system. The reason for using white light is to minimize the effects of blue light such as dizziness and nausea. It is also to better detect the change in skin color. Generally used devices have a single mechanical panel. The light is sent to the baby vertically from the top; however, considering the 3D feature of the baby, the light cannot be sent to the sides of the baby in sufficient quantity. The device has 3 separate panels. These panels, where the light sources are located, are fixed to each other with hinges. In this way, the angle between the panels is changed. Thus, it was desired to increase the amount of light coming to the baby and the light was ensured to be perpendicular to the side surface. A phototherapy device containing sensors that control temperature and light intensity during application has been developed. Blue, green and white 1 Watt LED light sources are used to ensure the degradation of bilirubin that causes jaundice. In addition, a 3D structure is targeted to increase the footprint and support bilirubin breakdown. With this study, a new technological development has been provided to solve a serious problem frequently encountered in clinics. To examine whether the device is effective; output power measurement, bilirubin degradation test, and temperature tests were performed at different distances (20 cm, 30 cm) and angles (90°, 135°, 180°). Output power was measured at different distances and angles and the highest value of 0.3370 mWatt (20 cm, 180°) was reached. It was desired to test the effect of the device on bilirubin and the prepared bilirubin solution was placed on the plates. The light was applied to the bilirubin solution at different distances and angles for 30 minutes. 7.6 % success was achieved in bilirubin tests. Another thing to consider is temperature variation. The light was applied at different angles and distances for 30 minutes and the temperature increase was determined. Data were taken from the thermal camera and the temperature sensor. The temperature at the surface reached its highest value at a distance of 20 cm. A maximum temperature rise of 0.1°C was measured. This value is a reliable amount of increase. A phototherapy device is developed containing sensors that control the temperature and light intensity during application. Blue, green and white LED light sources are used to ensure the degradation of bilirubin molecules that causes jaundice. Also, 3D structure is aimed for raise footprint and supporting bilirubin degradation. When unwanted data is obtained with light intensity and temperature sensors, the user is warned. In future studies, it is desired to increase the light output power obtained from the device. With this study, new technological development will be provided to solve a serious problem frequently encountered in clinics.
Benzer Tezler
- A novel approach for identification of thermal and optical characteristics for the active layer of high power photonic devices
Yüksek güçlü fotonik sistemlerin aktif katmanının termal ve optik özelliklerinin karakterizasyonu için yeni bir yaklaşım
AHMET METE MUSLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ARIK
- MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement
Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi
PARVIZ ZOLFAGHARI
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Combined effect of water hyacinth and trichocladium canadense on biogas production during anaerobic treatment of wastewater with antibiotics mixture
Antibiyotik karışımı içeren atıksuyun havasız arıtımı sırasında biyogaz üretimi üzerinde su sümbülü ve trichocladium canadense'ın birleşik etkisi
ISMI KHAIRUNNISA ARIANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM GÖMEÇ
DOÇ. DR. SEVCAN AYDIN
- Hastane eczanesinde ergonominin öneminin incelenmesi
Investigations on significance of ergonomy for hospital pharmacy
METEHAN KAPLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Eczacılık ve FarmakolojiMersin ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEFİSE ÖZLEN ŞAHİN
- Sustainable machining of difficult-to-cut materials using MQL technique
İşlenmesi zor malzemelerin minimum miktarda yağlama yöntemi kullanılarak sürdürülebilir talaşlı imalatı
KHALED ALI OSMAN
Doktora
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiAtılım ÜniversitesiMühendislik Sistemlerinin Modellenmesi ve Tasarımı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADIK ENGİN KILIÇ
DOÇ. DR. HAKKI ÖZGÜR ÜNVER