Elektromekanik göğüs kompresyon sisteminin tasarımı ve geliştirilmesi

Abstract

Günümüzde elektromekanik sistemler birçok farklı alanda hayatımıza entegre olarak, üzerimizde olan iş yükünü hafifletmekte ve belirlenen görevlerin daha hassas ve tekrarlanabilir bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlamaktadır. Hızla gelişen teknolojik ilerlemelere paralel olarak literatürde artan çalışmalar sayesinde elektromekanik sistemlerin sağlık alanında da kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Sağlık alanında ihtiyaç duyulan sağlık personelinin hastalar ile etkileşimlerini kolaylaştıracak elektromekanik sistemlerin tasarlanmasının yakın gelecek için kurgulanan en önemli öncelikli alanlardan biri olduğu net bir şekilde görülmektedir.

Bu tez çalışması kapsamında acil koşullarda uzman sağlık personeline göğüs kompresyonu gerektiren uygulamalarda destek sağlayarak kalp masajı verimliliğini ve hastanın yaşam olasılığını arttıracak, farklı fizyolojik özelliklere sahip hastalarda kalp masajı normlarına bağlı kalarak çalışabilen, kolay ve hızlıca hasta üzerine yerleştirilebilen bir elektromekanik sistemin tasarımı hedeflenmiştir. Çalışma sürecinde literatürde yer alan bilimsel çalışmalar detaylı bir şekilde incelenmiş ve varolan anatomik veriler kullanılarak sistemin hareket kısıtlamaları belirlenmiş, kalp masajı sürecinde yeterli derinlikte kompresyonu en verimli şekilde sağlayabilmesi için gerekli olan kinematik yapı ise yapısal sentez süreci ile oluşturulmuştur. Yapısal tasarımın tamamlanmasını takiben klasik kinematik ve kuvvet analizi yöntemleri kullanılarak elektromekanik göğüs kompresyon sisteminin kinematik ve kuvvet analizleri parametrik olarak gerçekleştirilmiştir. Bu noktada sistem uzuv boyutlandırmaları, belirlenen yetişkin birey anatomik ölçüleri göz önüne alınarak güncellenip, boyutlandırılan sistemin üç boyutlu modellemesi tasarlanarak prototip üretimi gerçekleştirilmiş ve sistem üzerine montajlanan eyleyici yardımı ile hareket kontrol çalışmaları tamamlanmıştır.

Alternate abstract:

Nowadays, electromechanical systems are integrated into our lives in many different areas to reduce the workload on us and enable tasks to be carried out more accurately and consistently. Thanks to the increasing studies in the literature parallel to rapidly advancing technological developments, the use of electromechanical systems in the healthcare field is increasing day by day. It is clearly seen that designing electromechanical systems that will facilitate the interactions of healthcare personnel with patients is one of the most important priority areas envisaged for the near future in the healthcare field.

Within the scope of this thesis, a design of an electromechanical system has been aimed to provide support for expert healthcare personnel in emergency situations that require chest compressions, in order to increase the effectiveness of cardiac massage and the patient's chances of survival, which can work adhering to the norms of cardiac massage in patients with different physiological characteristics, and can be easily and quickly placed on the patient. During the study process, scientific studies in the literature have been thoroughly examined, and the system's motion limitations have been determined by using existing anatomical data, while the necessary kinematic structure for providing compression with sufficient depth in the most efficient way during cardiac massage has been created through structural synthesis process. Following the completion of the structural design, the kinematic and force analysis of the electromechanical chest compression system has been performed parametrically using classical kinematic and force analysis methods. At this point, the system's limb sizing has been updated taking into account the determined anatomical measurements of an adult individual, and the three-dimensional modeling of the dimensioned system has been designed and a prototype has been produced. Finally the motion control studies have been completed with the help of the actuator mounted on the system.