EKG Elektrot Sensör Kalıbının Grafen Katkılı Nanolifle Kaplanması
Abstract views: 30
/ 
PDF downloads: 9
Keywords:
Grafen, Nanolif, EKG Sensörü, Elektroeğirme, Elektriksel İletkenlikAbstract
Göğüs bölgesine yerleştirilen elektrotlar aracılığıyla kalpte oluşan elektriksel aktiviteyi algılayarak
hastalık teşhisine yardımcı olan EKG cihazında, vücut dokusu üzerinden non-invaziv yöntemle
elektrofizyolojik sinyalleri toplayan sensörün iletkenliği önemli yer tutmaktadır. Mevcut durumda, sensör
kalıbının üstü Ag/AgCl ile kaplanarak iletkenliği artırılmaktadır. Bu çalışmada üstün mekanik, elektriksel
ve esneklik özellikleriyle son yıllarda biyomedikal alanda sıklıkla tercih edilen grafen kullanılarak
elektriksel iletkenliği yüksek kaplama malzemesi üretilmesi hedeflenmiştir. Yöntem olarak elektroeğirme
ile nanolif kaplama üretimi tercih edilmiş olup işlem yapılacak solüsyonun elde dilmesi için %10’luk
oranda yani 50 mL su içinde 5 g PVA çözülmesi sağlanmıştır. Manyetik karıştırıcıda bir gece bekletilip
homojen karışım elde edildikten sonra 5mL’lik enjektörlere alınarak elektroeğirme sistemi içinde bulunan
sistemindeki infüzyon pompasına yerleştirilmiştir. Belirlenen en uygun parametreler; 15 kV gerilim, 1
mL/sa akış hızı,12 cm iğne ucu-iletken toplayıcı mesafesi olarak uygulanmış ve en az 30 dk işleme tabi
tutulmuştur. EKG elektrot kalıpları, elektroeğirme düzeneğinin alüminyum kaplanmış kısmına
yerleştirilmiştir. Nanolif kaplama üretimi işlemi başarıyla gerçekleştirildikten sonra SEM, Raman
Spektroskopisi, Termogravimetrik Analiz (TGA) ve IV analizi ile nanolif yapısında bulunan grafenin
varlığı ve bu grafenin okside edilmemiş grafen olduğu teyit edilmiştir. Grafenin oksidasyon işleminden
geçirilmemiş olması, elektriksel iletkenlik özelliğinin yüksek olduğunu göstermektedir. Elde edilen
sonuçlara göre EKG elektrot kalıbının üst kısmı grafen katkılı PVA nanolif ile kaplanabilmiştir.
Çalışmanın üç boyutlu elektroeğirme sistemi kullanılarak gerçekleştirilmesiyle tüm yüzeylerin homojen
bir şekilde eşit miktarda kaplanmasının sağlanması, dolaysıyla daha verimli sonuçlar elde edilebilmesi
mümkün olacaktır.
Downloads
References
Novoselov, K.S., Geim, A.K., S.V. Morozov, S.V., Jiang, D., M. I. Katsnelson, M.I., Grigorieva, I.V., Dubonos, S.V., Firsov, A.A., “Two-Dimensional Gas of Massless Dirac Fermions in Graphene”, Nature, 438(7065), pp. 197-200. 2005
Liu, Y., Dong, X., Chen, P., “Biological and chemical sensors based on graphene materials”, Chem Soc Rev, vol. 41, pp. 2283-2307. 2012.
Wu, P., Qian, Y., Du, P., Zhang H., Cai, C., “Facile synthesis of nitrogen- doped graphene for measuring the releasing process of hydrogen peroxide from living cells”, J Mater Chem, vol. 22, pp. 6402-6412. 2012.
Tetsuka, H., Asahi, R., Nagoya, A., Okamoto, K., Tajima, I, Ohta, R., “Optically Tunable Amino-Functionalized Graphene Quantum Dots”, Adv Mater, vol. 24(39), pp.5333-5338. 2012.
Das, M.R., Sharma, R. K., Borah, S. C., Kumari, R., Saikia, R., Deshmukh, A.B., Shelke, M. V., Sengupta, P., Boukherroub, R., 2013, “The synthesis of citrate-modified silver nanoparticles in an aqueous suspension of graphene oxide nanosheets and their antibacterial activity”, Colloid Surf B: Biointerfaces, vol. 105, pp. 128-136. 2013.
Hu, S.-H., Chen, Y.-W., Hung, W.-T., Chen, I.-W. and Chen, S.-Y., “Quantum-Dot-Tagged Reduced Graphene Oxide Nanocomposites for Bright Fluorescence Bioimaging and Photothermal Therapy Monitored In Situ”, Adv. Mater., vol. 24, pp. 1748–1754. 2012.
Lee, W.C., Lim, C.H., Shi, H., Tang, L.A., Wang, Y., Lim, C.T., Loh, K.P., “Origin of enhanced stem cell growth and differentiation on graphene and graphene oxide”, ACS Nano, vol. 5(9), pp. 7334-7341. 2011.
Rao, C.N.R., Sood, A.K., Subrahmanyam, K.S., Govindaraj, A., “Graphene: The new two-dimensional nanomaterial”, Angew Chem Int Ed Engl, vol. 48(42), pp. 7752-7777. 2009.
Stankovich, S., Dikin, D A, Dommett G H B, Kohlhaas K M, Zimney E J, Stach E A, Piner R D, Nguyen S T and Ruoff R S., “Graphene- based compositematerials”, Nature, vol. 442(7100), pp. 282-286. 2006.
Ang, P.K., Wang, S., Bao Q, Thong J T L and Loh K P, “High throughput synthesis of graphene by intercalation–exfoliation of graphite oxide and study of ionic screening in graphene transistor”, ACS Nano, vol. 3(11), pp.3587- 3594. 2009.
Tian, H.C., Liu, J.Q., Wei, D.X., Kang, X.Y., Zhang, C., Du, J.C., Yang, B., Chen, X., Zhu, H.Y., NuLi, N.Y., Yang, C.S., “Graphene oxide doped conducting polymer nanocomposite film for electrode-tissue interface”, Biomaterials, vol. 35(7), pp 2120-2129. 2014.
Zhang, H.B., Zheng W.G., Yan, Q., Yang, Y., Wang, J.W., Lu, Z.H., Ji, G.Y., Yu, Z.Z., “Electrically conductive polyethylene terephthalate/graphene nanocomposites prepared by melt compounding”, Polymer, vol. 51(5), pp. 1191–1196. 2010
Kim, Y-J., Kim, Y., Novoselov, K., Hong, B. Y., “Engineering electrical propertiesof graphene: chemical approaches”, 2D Mater, vol. 2, p.042001. 2015.
Sreeprasad, T. S. and Berry, V., “How Do the Electrical Properties of Graphene Change with its Functionalization?”, Small, vol. 9, pp. 341–350. 2013.
Mokhtar M.M, Abo El Enein S.A., Hassaan M.Y., Morsy M.S., Khalil M.H., “Thermally Reduced Graphene Oxide: Synthesis, Structural and Electrical Properties”, Int J Nanoparticles Nanotech, vol. 3, 008p. 2017.
Javorka, M.; Krohova, J.; Czippelova, B.; Turianikova, Z.; Lazarova, Z.; Wiszt, R.; Faes, L., “Towards understanding the complexity of cardiovascular oscillations: Insights from information theory”, Comput. Biol.Med., vol. 98, pp. 48–57. 2018.
Serhani, M.A.; T El Kassabi, H.; Ismail, H.; Nujum Navaz, A., “ECG Monitoring Systems: Review, Architecture, Processes, and Key Challenges”, Sensors, vol. 20, p. 1796. 2020.
Acharya, V. Improving Common-Mode Rejection Using the Right-Leg Drive Amplifier, Application Report, SBAA188-Texas Instruments: Dallas, TX, USA, 2011.
Sekitani, T; Yokota, T; Kuribara, K; Kaltenbrunner, M; Fukushima, T; Inoue, Y; Sekino, M; Isoyama, T; Abe, Y; Onodera, H; Someya, T., “Ultraflexible organic amplifier with biocompatible gel electrodes”, Nature Communications vol. 7, 11425. 2016.
Koo JH, Jeong S, Shim HJ, Son D, Kim J, Kim DC, Choi S, Hong JI, Kim DH., “Wearable Electrocardiogram Monitor Using Carbon Nanotube Electronics and Color-Tunable Organic Light-Emitting Diodes”, ACS Nano, vol. 11(10), pp.10032-10041. 2017.
Xu, S., Dai, M., Xu, C. et al., “Performance Evaluation of Five Types of Ag/AgCl Bio-Electrodes for Cerebral Electrical Impedance Tomography”, Ann Biomed Eng, vol. 39, pp. 2059–2067. 2011.
Baek, J.Y.; An, L.H.; Choi, J.M., “Flexible polymeric dry electrodes for the long-term monitoring of ECG”, Sens. Act. A Phys. vol. 143, pp. 423–429. 2008.
Liang, J, Wang,Y., Huang, Y., Ma, Y., Liu, Z., & Cai, J., “Electromagnetic interference shielding of graphene/e.oxy composites”, Carbon, vol. 47, pp. 922–5. 2009.
Wu, Q., Xu, Y. X., Yao, Z. Y., Liu, A. R., & Shi, G. Q., “Supercapacitors based on flexible graphene/polyaniline nanofiber composite films”, ACS Nano, vol.4, pp. 1963–1970. 2010.
(2024) IUPACwebsite [Online]. Available;
Lee, J.W., Yun, K.S., “ECG Monitoring garment using conductive carbon paste for reduced motion artifacts”, Polymers, vol. 9, p. 439. 2017.
Liu, B., Luo, Z., Zhang, W., Tu, Q., Jin, X., “Carbon nanotube-based self-adhesive polymer electrodes for wireless long-term recording of electrocardiogram signals”, J. Biomater. Sci. Polym. Ed., vol. 27, pp. 1899–1908. 2016.
Abedalwafa, M., Wang, F., Wang, L., “Biodegradable poly-epsilon- caprolactone (PCL) for tissue engineering applications: a review”, Rev Adv Mater Sci., vol. 34, pp. 123–140. 2013.
Bokobza, L., Bruneel, J-L., Couzi, M., “ Raman spectroscopy as a tool for the analysis of carbon-basedmaterials (highly oriented pyrolitic graphite, multilayer grapheneand multiwall carbon nanotubes) and of some of their elastomeric composites”, Vibr Spec, vol. 74, pp. 57-63pp. 2014.
Kuilla, T., Bhadra, S., Yao, D., Hoon Kim, N., Bose, S., Lee, JH., “Recent advances in graphene based polymer composites”, Prog Polym Sci, vol. 35(11), pp. 1350-1375. 2010.
Sazali, N.E.S., Deraman, M., R. Omar, M. A. R. Othman, M. Suleman, S. A. Shamsudin, N. S. M. Tajuddin, M. F. Y. M. Hanappi, E. Hamdan, N. S. M. Nor, N. H. Basri, “Preparation and structural characterization of turbostratic-carbon/graphene derived from amylose film”, AIP Conference Proceedings, 1784, 040009. 2016.
Vidano, R. P., Fischbach, D. B., Willis, L. J., Loehr, T. M., “Observation of Raman band shifting with excitation wavelength for carbons and graphites”, Solid State Com, vol. 39(2), pp. 341-344. 1981.
Ferrari, A.C., Meyer, J.C., Scardaci, V., Casiraghi, C., Lazzeri, M., Mauri, F., Piscanec, S., Jiang, D., Novoselov, K.S., Roth, S., Geim, A.K., Raman Spectrum of Graphene and Graphene Layers, Phys. Rev. Lett., vol. 97, 187401p. 2006.
Gayathri, S., Jayabal, P., Kottaisamy, M., Ramakrishnan, V., “Synthesis of few layer graphene by direct exfoliation of graphite and a Raman spectroscopic study”, AIP Adv, vol. 4(2), 027116p. 2014.
Eswaraiah, V., Aravind, J., Ramaprabhu, S., “Top down method for synthesis of highly conducting graphene by exfoliation of graphite oxide using focused solar radiation”, J Mater Chem, vol. 21, pp. 6800-6803. 2011.
Sharma, P., Darabdhara, G., Reddy, T.M., Borah, A., Bezboruah, P., Gogoi, P., Hussain, N., Sengupta, P., Das, M.R., “Synthesis, characterization and catalytic application of Au NPs-reduced graphene oxide composites material: an eco-friendly approach”, Catal.Commun. vol. 40, pp. 139–144. 2013.
Assal, M.E., Shaik, M.R., Kuniyil, M., Khan, M., Al-Warthan, A., Alharthi,A.I., Varala, R., Siddiqui, M.R., Adil, S.F., “Ag2O nanoparticles/MnCO3, –MnO2 or –Mn2O3/highly reduced graphene oxide composites as an efficient and recyclable oxidation catalyst”, Arabian J Chem, vol. 12(1), pp. 54-68. 2019.
