Development of highly sensitive NiO thin film humiditysensors for medical applications
Tıbbi uygulamalar için yüksek hassasiyetli NiO ince film nem sensörlerinin geliştirilmesi
- Tez No: 848803
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT KALELİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: NiO ince film, Tıbbi sensörler, Solunum izleme, Bağıl nem, NiO Thin film, Medical sensors, Monitoring breathing, Relative humidity
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tıp alanındaki kullanılan sensörler; kalp atışı, basınç, vücut ısısı ve nefes alma gibi pek çok yaşamsal belirtilerin izlenmesi açısından kliniklerdeki hasta bakımına büyük katkı sağlarlar. Solunum sensörleri, özellikle Kovid-19 salgınının dünyayı etkilemesinin ardından, hastanın doğal nefes alma sürecine kötü ve güçlü etkisi nedeniyle büyük ilgi gördü. Solunum sensörleri iki ana kategoriye ayrılabilir. İlk gruptaki sensörler, dışarı verdiğimiz nefeste, bir sağlık sorununa işaret edebilen (böbrek fonksiyonuyla ilgili bir sağlık sorununa işaret eden artan amonyak gazı konsantrasyonu gibi) belirli gazların belirli konsantrasyonlarını tespit eder. Bu çalışmanın odak noktasını oluşturan diğer sensör türü ise, solunum dinamiklerini veya solunum düzenlerini izleyen“solunum sensörleridir”. Solunum sensörleri hastalığın erken teşhisine yardımcı olur ve bu da hastanın hızlı bir şekilde iyileşmesine yol açan uygun bir tedavi planının geliştirilmesine büyük ölçüde yardımcı olur. Bununla birlikte, bu çalışmaya dahil edilen solunum sensörleri, özellikle zamanında müdahale gerektiren kritik vakalarda, hastanın gerçek zamanlı izlenmesi için uygun olmayan, nispeten uzun tepki veya iyileşme süresi de dahil olmak üzere çeşitli sorunlarla karşı karşıyadır. Bu tip sensörlerin bir diğer sorunu ise grafen teknolojisi kullanılarak üretilen sensörler gibi üretim maliyetlerinin yüksek olmasıdır. Bu çalışmada, gümüş interdigitated (birbirine geçmiş) elektrotlar üzerine biriktirilen ince bir nikel oksit filmi esas alınarak ultra hızlı ve oldukça hassas, dü¸sük gerilimlerde çalışabilen bir nem sensörü üretilmiş ve geliştirilmiştir. Üretilen NiO sensörü, %35-95 bağıl nem aralığındaki nem seviyelerindeki çok küçük değişiklikleri bile sırasıyla; 0.28 ve 0.40 saniye tepki ve toparlama süreleri içinde algılayabilmektedir. Sensör çok düşük voltajda (0.1 V' tan az) ve oda sıcaklığında çalıştırılabilir. Üretilen NiO sensörü, nispeten düşük bir biriktirme sıcaklığı (270°C) ile atmosferik koşullar altında üretilebilen kolay ve uygun maliyetli bir püskürtme yöntemiyle (airbrush) üretilmiştir. Simülasyon testleri ve sağlıklı gönüllüler üzerinde yapılan gerçek testler, üretilen NiO nem sensörünün farklı hız oranlarında ağız ve burun solunumunu izleyebildiğini gösterdi. Ayrıca bu sensörün 2 cm civarındaki mesafelerde ve temas etmeden, ıslak ve kuru insan cildini ayırt etme yeteneği de vardır. Şüphesiz, bu sensörün hızlı / yavaş, sığ / derin nefes alma düzenlerini (Eupnea, Apnea, Bradypnea, Takipnea ve diğer solunum modellerini de içeren) izleyebilmesi beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
Sensors in the medical field have contributed greatly to patient care in clinics in terms of monitoring human vital signs such as heartbeat, pressure, body temperature, and breathing. Respiratory sensors have received great attention, especially after Covid-19 pandemic attacked the world, due to their bad and strong impact on the patient's natural breathing process. Breathing sensors can be classified into two main categories. First, sensors detect certain concentrations of certain gases in our exhaled breath, which may indicate a health problem (such as increased ammonia gas concentration, which indicates a health problem related to kidney function). The other type of sensors, which is the focus of this study, are“breathing sensors”that monitor breathing dynamics, or so-called breathing patterns. Respiratory sensors help in early diagnosis of the disease, which greatly helps in developing an appropriate treatment plan that leads to a speedy recovery of the patient. However, the breathing sensors involved in this study suffer from several problems, including a relatively long response or recovery time, which is not suitable for real-time monitoring of the patient, especially in critical cases that require timely intervention. Another problem with this type of sensor is the high cost of production, such as sensors produced using graphene technology. In this study, an ultrafast and highly sensitive low powered humidity sensor was produced and developed based on a thin film of nickel oxide deposited on silver interdigitated electrodes. The fabricated NiO sensor can detect even the slightest changes in humidity levels in the range of 35-95% RH, within 0.28 and 0.40 s response and recovery time, respectively. The sensor can be operated at very low voltage (less than 0.1 V) and room temperature. The fabricated NiO sensor was produced by an easy and cost-effective spray method (airbrush) that could be manufactured under atmospheric conditions with a relatively low deposition temperature (270°C). Simulation tests and real tests on healthy volunteers showed that the fabricated NiO humidity sensor is capable of monitoring mouth and nose breathing at different speed rates. The sensor also has a high ability to distinguish between wet and dry human skin within 2 cm and without contact. The sensor is undoubtedly expected to monitor a variety of fast / slow, shallow / deep breathing patterns including Eupnea, Apnea, Bradypnea, Tachypnea etc.
Benzer Tezler
- Beton çeliklerin oksidasyonu ve oksit tabakasının karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
S.SEMİH OCAKSÖNMEZ
- Preparation of novel metal oxide nanostructures for electrode based sensor systems
Elektrot esaslı sensör sistemlerinde yeni metaloksit nano yapılarının hazırlanması
MAWADA MOHAMED E. TUNESI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimyaİstanbul ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SELCAN KARAKUŞ
- Development of highly sensitive and selective dna sensors based on conducting polymers
İletken polimerlere dayalı yüksek hassasiyetli ve seçici dna sensörlerinin geliştirilmesi
NİHAN AYDEMİR
Doktora
İngilizce
2016
KimyaThe Unıversıty Of AucklandKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JADRANKA TRAVAS SEJDIC
- Altın otu ekstraktında kumarin içeriğinin belirlenmesine yönelik yüksek hassasiyetli bir HPLC yönteminin geliştirilmesi
Development of a highly sensitive HPLCmethod for determination of coumarin content in everlasting flower
ÖZGE DÜZGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
KimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMEL AKYOL
- Development of carbon quantum dots for the selective and sensitive detection of nitrite ions
Hassas ve seçici nitrit algılanması için karbon kuantum noktacıklarının geliştirilmesi
AHMET FERİD FIRAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
KimyaKoç ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAVVA YAĞCI ACAR