Data analysis on limit of detection for viscoelastic properties by QCM-D measurements
Makine öğrenmesi model zincirleme kullanılarak QCM-D veri analiziyoluyla viskoelastik parametrelerin belirlenmesinde ölçüm parametrelerinin tespit sınırı üzerindeki etkisinin incelenmesi
- Tez No: 952769
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CEYHUN EKREM KIRIMLI, DR. ÖĞR. ÜYESİ ELÇİM ELGÜN KIRIMLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Bioengineering, Electrical and Electronics Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Bu tez, Quartz Kristal Mikrobalans (QCM) teknolojisinin uygulanmasını, özellikle yüzey etkileşimlerini ve viskoelastik özellikleri gerçek zamanlı olarak izleme yeteneğini ele almaktadır. Piezoelektrik kütle algılama tekniği olan QCM, küçük kütle değişikliklerinin neden olduğu frekans kaymalarını tespit etmede yüksek hassasiyet gösterir. Yumuşak ve viskoelastik malzemeler için QCM-D (Dissipasyonlu Quartz Kristal Mikrobalans), salınım sırasında enerji kaybını gösteren dissipasyon kaymalarını (∆D) yakalayarak QCM'nin işlevselliğini genişletir. Bu çalışmada, QCM-D kullanılarak gliserol ve Bovine Serum Albumin (BSA) gibi sıvılar incelenmiştir. Modifiye edilmiş 3 katmanlı Kelvin-Voigt modeli kullanılarak kayma modülü, viskozite ve film kalınlığı gibi viskoelastik parametreler elde edilmiştir. Temel bulgular, daha yüksek harmonik frekansların hassasiyeti artırarak adsorbe olmuş tabakalardaki viskoelastik özellikleri ortaya çıkardığını göstermiştir. Düşük konsantrasyonlarda BSA adsorpsiyonu, yüzeyi kısmen kaplayan esnek ve rijit olmayan tabakalar oluşturmuş ve QCM-D'nin biyoanalitik uygulamalardaki potansiyelini vurgulamıştır. Ölçüm doğruluğunu artırmak için K-means kümeleme ve regresyon modelleri gibi makine öğrenimi yöntemleri uygulanmıştır. Rastgele orman ve polinom zincir modelleri, harmonik bağımlılıkları etkili bir şekilde yakalayarak ∆D ölçümlerinin güvenilirliğini artırmıştır. Sonuçlar, QCM-D'nin biyosensörler ve malzeme bilimi alanlarındaki çok yönlülüğünü vurgulamakta ve dinamik yüzey etkileşimlerini incelemek için kapsamlı bir araç sunduğunu göstermektedir. Bu çalışma, QCM-D ile ileri hesaplama tekniklerinin entegrasyonu için bir temel oluşturarak karmaşık biyolojik ve malzeme sistemlerinde yenilikçi uygulamalara kapı aralamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis explores the application of Quartz Crystal Microbalance (QCM) technology, focusing on its ability to monitor surface interactions and viscoelastic properties in real-time. As a piezoelectric mass sensing technique, QCM demonstrates high sensitivity in detecting frequency shifts caused by minute mass changes, a principle governed by the Sauerbrey equation. For soft and viscoelastic materials, QCM-D (Quartz Crystal Microbalance with Dissipation) extends QCM's functionality by capturing dissipation shifts (∆D), which indicate energy loss during oscillation. In this research, QCM-D was utilized to examine liquids like glycerol and Bovine Serum Albumin (BSA). Using a modified 3-layer Kelvin-Voigt model, viscoelastic parameters, including shear modulus, viscosity, and film thickness, were derived. Key findings showed higher harmonic frequencies enhanced sensitivity, revealing viscoelastic properties in adsorbed layers. The adsorption of BSA at low concentrations formed flexible, non-rigid layers with partial surface coverage, highlighting QCM-D's potential in bioanalytical applications. To enhance measurement accuracy, machine learning methods like K-means clustering and regression models were employed. These techniques optimized experimental conditions, enabling precise dissipation factor predictions across harmonics. Random forest and polynomial chain models effectively captured harmonic dependencies, improving the reliability of ∆D measurements. The results underscore QCM-D's versatility in biosensing and materials science, offering a comprehensive tool for studying dynamic surface interactions. This work establishes a foundation for integrating advanced computational techniques with QCM-D, paving the way for innovative applications in complex biological and material systems.
Benzer Tezler
- Taşıt lastiklerinin dinamik karakteristiklerinin ölçülmesi
Experimental analysis of dynamic characteristics of pneumatic tires
ÖZGEN AKALIN
- Talaş kaldırma işleminin sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla analizi
Başlık çevirisi yok
VAHİT KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUZAFFER ERTEN
- Moleküler baskılanmış polimer reseptörleri ile kolin tespiti için impedimetrik biyosensör geliştirilmesi
Development of an impedimetric biosensor for the detection of choline using molecularly imprinted polymer receptors
MELAHAT SEVGÜL BAKAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA İNCİ ÇİLESİZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ FERİDE SERMİN UTKU
- Lageos I ve lageos II için doğruluk analizi
Başlık çevirisi yok
GAYE KIZILSU
Doktora
Türkçe
1998
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiÖlçme Tekniği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET ŞAHİN
- Alkollü içeceklerde bulunan etanol ve metanolün raman spektroskopisi ile nicel tayini
Quantitative analysis of ethanol and methanol in distilled alcoholic beverages with raman spectroscopy
HÜSEYİN EFE GENİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Gıda MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI BOYACI