Hastalıkların non-invaziv tanısında nefes biyobelirteçlerinin tespiti için metal oksit gaz sensörlerinin incelenmesi ve geliştirilmesi
Investigation and development of metal oxide gas sensors for detection of exhaled breath biomarkers in the non-invasive diagnosis of diseases
- Tez No: 936303
- Danışmanlar: PROF. DR. AYHAN ÇELİK, PROF. DR. ZEYNEP KARAMAN ÖZLÜ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 185
Özet
Nefes analizi ile hastalık teşhisi için bu tez çalışmasında yeni metal oksit gaz sensörlerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla mide-bağırsak hastalıklarında nefes biyobelirteçi olarak bulunan hidrojen gazına duyarlı metal oksit-karbon-polimer ilişkisi incelenmiş ve oda sıcaklığında hızlı tepki ve iyileşme süreleri ile yüksek tepki veren iki ayrı fazda (anataz ve rutil) olmak üzere grafen oksit(GO)-kitosan(CS)/TiO2 hibrit gaz sensörlerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Hidrojen gazına oda sıcaklıklarında yüksek duyarlılığa sahip, tepki ve iyileşme sürelerinin kısa olduğu TiO2 gaz sensörleri geliştirilmiştir. Yöntem olarak silisyum alttaşlar üzerine RF Saçtırma metodu ile yaklaşık TiO2 ince filmler büyütülmüştür. Ardından TiO2 filmlerin pristin fazından anataz ve rutil fazlarına dönüşümünü sağlamak amacıyla tavlama işlemi uygulanmıştır. Tepki süreleri ve oda sıcaklığında yüksek hassasiyet için bu filmler üzerine damlatma kaplama tekniği ile farklı oranlarda karıştırılan grafen oksit ve kitosan kompozit çözeltiler ile kaplanmış ve UV ışına maruz bıraılarak grafem oksitlerin indirgenmiş grafen oksite dönüşümü sağlanmıştır. Ardından film yüzeyerine termal buharlaştırma yöntemi ile altın interdijital elektrodlar büyütülmüştür. Hazırlanan sensörler oda sıcaklığında, 100 °C, 200 °C ve 300 °C de farklı 5000 ppm hidrojen gazına verdikleri tepkiler ölçülmüştür.Bu çalışmada, rutil fazın anatazdan daha iyi tepki verdiği tespit edilmiştir. Ayrıca kitosan ve indirgenmiş grafen oksitin belirli sıcaklıklarda H2 gazına salt TiO2'ye nazaran daha yüksek tepki verdiğini gözlemlenmiştir. Ayrıca yapılan karakterizasyonlar (XRD, FT-IR, Mikro-Raman, SEM-EDS, TEM, Temas Açısı, 3D Profilometre, UV-VIS, PL, I-V) filmlerin beklenen doğrultuda elde edildiğini doğrulamıştır.Sonuçlar yapılan işlemlerin oda sıcaklığında yüksek hassasiyete sahip hızlı tepki ve iyileşme süreleri ile metal oksit-karbon-polimer hibrit yarıiletken sensörlerin geliştirilebildiğini doğrulamaktadır. Elde edilen sensörler ile mide-bağırsak hastalıklarında hidrojen nefes biyobelirteci için metal oksit-karbon-polimer bazlı hibrit yarı iletken sensörlerin e-burunlarda kullanılabilirliği önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis is to develop new metal oxide gas sensors for disease diagnosis by breath analysis. For this purpose, the metal oxide-carbon-polymer relationship sensitive to hydrogen gas, which is found as a breath biomarker in gastrointestinal diseases, was investigated and it was aimed to develop graphene oxide (GO)-chitosan (CS)/TiO2 hybrid gas sensors in two different phases (anatase and rutile) with fast response and recovery times at room temperature. TiO2 gas sensors with high sensitivity to hydrogen gas at room temperatures and short response and recovery times were developed. As a method, approximately TiO2 thin films were grown on silicon substrates by RF Sputtering method. Then, annealing process was applied to transform the TiO2 films from pristin phase to anatase and rutile phases. For high response times and high sensitivity at room temperature, these films were coated with composite solutions of graphene oxide and chitosan mixed in different ratios by drop coating technique and exposed to UV light for the conversion of graphene oxide to reduced graphene oxide. Gold interdigital electrodes were then grown on the film surface by thermal evaporation. The responses of the prepared sensors to different 5000 ppm hydrogen gas at room temperature, 100 °C, 200 °C and 300 °C were measured. In this study, rutile phase was found to respond better than anatase.In this study, rutile phase was found to react better than anatase. It was also observed that chitosan and reduced graphene oxide reacted better to H2 gas at certain temperatures than pure TiO2. In addition, the characterizations (XRD, FT-IR, Micro-Raman, SEM-EDS, TEM, Contact Angle, 3D Profilometer, UV-VIS, PL, I-V) confirmed that the films were obtained in the expected direction. The results confirm that the processes performed can develop metal oxide-carbon-polymer hybrid semiconductor sensors with high sensitivity, fast response and recovery times at room temperature. With the obtained sensors, it is suggested that metal oxide-carbon-polymer based hybrid semiconductor sensors can be used in e-noses for hydrogen breath biomarker in gastrointestinal diseases.
Benzer Tezler
- Acil servise nefes darlığı ile başvuran hastalarda termal kamera ve akciğer ultrasonografisinin hasta sonuçlanımı üzerine etkilerinin araştırılması
Research of the effects of thermal camera and lung ultrasonography on patient outcomes in patients attending emergency department with shortness of BREATH
ORHAN ÇATMA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2022
Acil TıpEge ÜniversitesiAcil Tıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜÇLÜ SELAHATTİN KIYAN
PROF. DR. MEHMET ENGİN
- Peptik ülsere bağlı üst gastrointestinal sistem kanamalı hastalarda Helikobakter pylori infeksiyonunun tanısında 13C nefes testinin duyarlılığının değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
FUNDA ÖZTÜRK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2005
GastroenterolojiAkdeniz Üniversitesiİç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İNCİ SÜLEYMANLAR
- Kronik tromboembolik pulmoner hipertansiyon (KTEPH) hastalarının tanısında ve takibinde TAPSE/sPAP oranının prognostik değeri
Prognostic value of TAPSE/sPAP ratio in the diagnosis and follow-up of patients with chronic thromboembolic pulmonary hypertension (CTEPH)
CEREN İLGAR AKELMA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2025
Göğüs HastalıklarıUfuk ÜniversitesiGöğüs Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EVRİM EYLEM AKPINAR
- Serum neutrophil gelatinase-associated lipocalin düzeylerinin pulmoner tromboembolide tanısal değeri
Diagnostic value of plasma neutrophil gelatinase-associated lipocalin levels in pulmonary thromboembolism
ERCÜMENT SARITABAK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2013
İlk ve Acil YardımDokuz Eylül ÜniversitesiAcil Tıp Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDAT YANTURALI
- Muş ilinde gıda çalışanlarında helicobacter pylori antijen prevalansı
Helicobacter pylori stool antigen feco-prevalance in food workers in Muş, Turkey
VEYSEL BÜYÜKÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiMuş Alparslan ÜniversitesiGıda Güvenliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YALÇIN DİCLE