İmpedimetrik biyosensör uygulamalarında optimal yanıt için boyut ve şekil açısından nitinol elektrodun elektriksel modellenmesi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MELİKE YILDIRIM

Danışman: Mehmet Çağrı Soylu

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Nitinol, şekil hafıza ve süperelastiklik yetenekleri ile öne çıkan bir alaşımdır. Farklı frekanslardaki mekanik ve ultrasonik uyaranlar altındaki davranışları incelenmesine rağmen MHz seviyelerinde osilatif elektrik sinyali ile uyarıldığında empedans değişimi üzerine çalışma bulunmamaktadır. Empedans yanıtına göre çeşitlenebilen kullanım alanları arasında biyosensörlere rastlanmamıştır. Çalışmada NiTi telin farklı geometrilerde kHz-MHz frekanslarındaki osilatif elektrik sinyallerine verdiği empedans yanıtları bilgisayar modeli ve gerçek ölçümlerle incelenmiş, biyosensör olarak kullanımı için optimum geometri belirlenmiştir. Ayrıca, ANSYS'te yapılan modal analiz ile doğal frekanslar bulunarak elektriksel eşdeğer devre rezonansı ile örtüşüp örtüşmediği belirlenmiştir. Doğal frekansları, öngörülen MHz seviyelerine ulaşmamıştır. Dolayısıyla bu aralıklar dışında rezonansa girmeden de öngörülen yanıtları verebileceği aralıklarda uyarıldığında alınacak empedans yanıtları Simulink'te modellenmiştir. Modellenen geometrilerdeki tellerden, farklı ortamlarda empedans analizörü ile ölçüm alınmıştır. Modelleme verileri ile ölçüm verileri kıyaslanmıştır. Maksimum empedans yanıtına U-formda 4 cm uzunlukta 0.1 mm çapındaki tel ulaşmıştır. Modelleme verileri ve ölçümlerin korelasyon katsayıları (r2) hava, distile su, düz tel ve gliserolde sırasıyla 0.9069, 0.8846, 0.8389, 0.8336 bulunmuştur. Bu sonuçlar U-formda modelin doğru çalıştığını, optimum geometrinin 4 cm uzunluk, 0.1 mm çap olduğunu, en güvenilir ortamın hava olduğunu göstermektedir.