Ekstrakorporeal uygulamalar için modüler optik sensör tasarımı ve üretimi
Modular optical sensor design and manufacturing for extracorporeal applications
Yazar: UMUT DEĞİRMENCİ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA KOCAKULAK
İzmir Demokrasi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Biyomedikal mühendisliği = Biomedical engineering ; Biyosensörler = Biosensors ; Ekstrakorporeal dolaşım = Extracorporeal circulation ; Kardiyopulmoner bypass = Cardiopulmonary bypass ; Optik sensörler = Optical sensors

Özet:
Kardiyopulmoner bypass (KPB) 1953 yılından beri kullanılan, birçok kalp
operasyonlarının güvenle yapılabilmesine olarak sağlayan özel bir perfüzyon
sistemidir. Kalbin kan pompalama fonksiyonu ile akciğerlerin solunum
fonksiyonlarını geçici olarak üstlenen cihaza kalp akciğer makinesi, bu duruma ise
ekstrakorporeal dolaşım denir.
KPB uygulaması ile kan, karbondioksitten arındırılıp oksijenlendirilerek sistemik
dolaşıma verilir. Kanın bileşenlerinde yer alan heparin, ekstrakorporeal uygulamalarda
pıhtılaşmanın önlenmesi için kullanılan sülfatlı polisakkarit molekülüdür. Günümüzde
kandaki heparin miktarının tespit edilmesi ve izlenmesi dolaylı bir ölçüm yöntemi olan
pıhtılaşma zamanının ölçülmesi ile mümkün olmaktadır ve heparin nötralizasyonunda
protamin kullanılmaktadır. Kalp cerrahisi sırasında karaciğer kan akışını artırabilen
dopamin gibi ajanlar da ayrıca kullanılabilmektedir. Sentetik bir dopamin analoğu olan
dopexamine de böbrek kan akışı ve işlevi üzerinde dopamin benzeri bir etkiye sahiptir.
Sunulan yüksek lisans tez çalışmasında, sensör yüzeyindeki optik değişim ile Alizarin
Sarısı'nın absorbans miktarının ölçülmesi hedeflenmiş olunup bu kapsamda; 1) UV
ışık kaynağı ile algılayıcı devre tasarımı ve üretimi 2) Sensörün modüler teknik
tasarımı ve montajı 3) Bilgisayar arayüz iletişimi 4) Alizarin Sarısı'nın gerçek zamanlı
absorbans ölçümü gerçekleştirilmiştir. Geliştirdiğimiz UV optik sensör,
ekstrakorporeal uygulamalar ve özellikle KPB operasyonlarında büyük öneme sahip
heparin, protamin, dopamin miktarlarının tespitinde kullanılabileceği ve gelecek
çalışmalar için kılavuzluk edebileceği gibi mikroakışkan çip kullanılarak gerçek
zamanlı sıvı akışı sağlanarak biyolojik bir algılama öğesi ile biyosensör olarak hassas
tespitler ve ölçümlemeler yapılabileceği değerlendirilmektir.

Abstract:
Cardiopulmonary bypass (CPB) is a special perfusion system that has been used since
1953 and enables many heart operations to be performed safely. The device that
temporarily undertakes the blood pumping function of the heart and the respiratory
functions of the lungs is called the heart-lung machine, and this situation is called
extracorporeal circulation.
With the CPB application, the blood is purified from carbon dioxide and oxygenated
and given to the systemic circulation. Heparin, which is included in the components
of blood, is a sulfated polysaccharide molecule used to prevent coagulation in
extracorporeal applications. Today, detecting and monitoring the amount of heparin in
the blood is possible by measuring the coagulation time, which is an indirect
measurement method, and protamine is used for the neutralization of heparin.
dopexamine, a synthetic dopamine analogue, also has a dopamine-like effect on renal
blood flow and function.
In the presented master's thesis, it was aimed to measure the absorbance amount of
Alizarin Yellow with the optical change on the sensor surface. In this context; 1) UV
light source and sensor circuit design and manufacturing 2) Modular technical design
and assembly of the sensor 3) Computer interface communication 4) Real-time
absorbance measurement of Alizarin Yellow was performed. It is evaluated that the
UV optical sensor we have developed can be used to detect heparin, protamine and
dopamine amounts, which are of great importance in extracorporeal applications and
especially in CPB operations, and can guide for future studies, as well as providing
real-time fluid flow by using a microfluidic chip, making sensitive detections and
measurements as a biosensor with a biological sensing element.