Gömülü sistem tabanlı mini jel elektroforez sistemi tasarımı ve uygulaması
Design and application of mini gel electrophoresis system based on embedded system
Yazar: İSMAİL MERSİNKAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET REŞİT KAVSAOĞLU
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Biyomedikal mühendisliği = Biomedical engineering ; Biyomedikal uygulamalar = Biomedical applications ; Elektroforez = Electrophoresis ; Elektroforez-agar jel = Electrophoresis-agar gel ; Gömülü sistemler = Embedded systems

Özet:
DNA, RNA  ve  Protein molekülleri  gibi  yüklü makromoleküllerin  bir  elektrik  alan 
içerisinde  (-)  ve  (+)  yüklü  kutuplar  arasında  bir  kutuptan  diğerine  doğru  hareket 
ettirilerek ayrıştırılması yöntemine elektroforez denir. Klasik elektroforez  işleminde 
güç kaynağı, UV-LED  transillüminatör ve  jel  görüntüleme  için kullanılan  cihaz ve 
malzemeler, süreç kontrolü, süreç sonunda jelde oluşan bandların yoğunluk ve baz çifti 
hesabı gibi işlemler birbirinden ayrı işlemler olarak ve deneyi yapan kişiler tarafından 
yapılmaktadır.  Kişi  ve  ortamdaki  dış  etmenler  analizlerdeki  hassasiyeti 
düşürebilmekte ve sonuçlar üzerinde hatalara neden olabilmektedir. Bu hataları en aza 
indirerek analiz hassasiyetini arttırmak için, kullanılan cihazların işlem sırasına göre 
çalışabilmesi  ve  hesaplama  işlemlerin  otomatik  olarak  bir  mikroişlemci  ve 
mikrodenetleyici  arabirimleri  tarafından  yapılabilmesini  sağlayan  gömülü 
sistemlerden faydalanılmaktadır.  
Bu tez çalışması güncel gömülü sistem teknolojileri kullanılarak geliştirilen mini jel 
elektroforez sistemi ile ilgili yapılan tasarım ve uygulama çalışmalarını içermektedir. 
Elektroforez  işlemi  süresi  içerisinde  güç  kaynağı  voltaj  değerinin  ayarlanarak 
sabitlenmesi,  güç  kaynağının  çalışma  süresi,  süre  sonunda  jelin  altındaki UV-LED 
transillüminatör  çalıştırılarak  jel  görüntülerinin  kamera  yardımıyla,  Python 
programlama dilinde geliştirilen gömülü sistem arayüzü kontrolü ile elektronik ortama 
alınması  ve  sonrasında  baz  çiftlerinin  bulunduğu  bandların  belirlenmesinde 
uygulanabilir ve verimli sonuçlar elde edildiği görülmüştür. Bunlara ek olarak gömülü 
sistem  tabanlı  mini  jel  elektroforez  sistemi  (GSTMJES-Mini  Gel  Electrophoresis 
System Based Embedded System-MGESBES) ile laboratuvar ortamında uygulanan jel 
elektroforez işleminin kontrol hassasiyeti ve işlem doğruluğu ile band belirleme ve baz 
çifti  sayılarının  ölçümündeki  hataların  azaltılabildiği  gözlenmiştir.  Ayrıca  bu  tez 
çalışmasında;  laboratuvar  ortamında  yapılacak  analizlerin  daha  hızlı,  kesin  ve 
kolaylıkla  sonuçlanmasına  ve  değerlendirilmesine  yardımcı  olmak  için  yapılan 
deneysel çalışmalar belirtilmektedir. Elektroforez  işlemi sürecinde kullanıcı arayüzü 
ile anlık bilgi alma, işlem sonunda jele UV-LED ışığı uygulayıp band görüntüsü elde 
etme ve süreç sonunda band görüntülerinin otomatik olarak elektronik ortama aktarımı 
sağlanmaktadır.

Abstract:
The method of separating charged macromolecules such as DNA, RNA and Protein 
molecules in an electric field by moving  them from one pole to another between  (-) 
and  (+)  poles  is  called  as  electrophoresis.  In  the  classical  electrophoresis  process, 
power supply, UV-LED  transilluminator and devices used  for gel  imaging, process 
control, density and base pair calculation of bands formed in the gel at the end of the 
process are carried out by the users. External factors by the userd and the environment 
can  reduce  the sensitivity  in  the analysis and  the errors can cause on  the  results.  In 
order to minimize these errors, embedded systems are used to increase the accuracy of 
the analysis, allowing the devices used to operate according to the process sequence 
and the calculation processes can be performed automatically by a microprocessor and 
microcontroller interfaces. 
This  thesis  includes  studies  on  design  and  applications  of mini  gel  electrophoresis 
system developed by using  current  embedded  system  technologies. Practicable  and 
efficient results has been observed within fixing the power supply voltage value during 
the  electrophoresis  process,  operating  time  of  power  supply, with  the  help  of  the 
camera of  the gel  images by running  the UV-LED transilluminator at  the bottom of 
the gel and at the end of the time, taking images to the digital media with embedded 
system interface control that developed in Python programming language, and then, in 
determining the bands with base pairs. In addition, the control accuracy and process 
accuracy of  the gel electrophoresis applied by  the embedded system-based mini gel 
electrophoresis  system  (GSTMJES-Mini  Gel  Electrophoresis  System  Based 
Embedded System-MGESBES) have been observed to reduce the errors in measuring 
band and base pairs. MGESBES  is a system  that can be developed with  low power 
consumption  and  updateability,  which  are  the  obvious  functional  features  of  the 
embedded system. Also  in  this  thesis; Experimental studies have been conducted  to 
assist  in  faster,  more  accurate  and  easier  evaluation  and  evaluation  of  laboratory 
analyzes  through  the  designed  embedded  system  control  software, microprocessor, 
user  interface,  remote  access  and  software  development  features.  In  the  process  of 
electrophoresis process, it is provided to get instant information with the user interface, 
by applying UV-LED light to the gel at the end of the process and to obtain band image 
and to transfer the band images to the digital media at the end of the process.