Stiffness-adaptive control of tissue manipulation using a robotic implant
Robotik implantta kullanılmak üzere doku manipülasyonu için sertlik uyumlu kontrol geliştirilmesi
- Tez No: 403237
- Danışmanlar: Dr. DANA D. DAMIAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Mekatronik Mühendisliği, Computer Engineering and Computer Science and Control, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: The Unıversıty Of Sheffıeld
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Robotik implantlar, biyomedikal robotik alanında, insan vücudundaki uzun vadeli invaziv fonksiyonları için özel olarak tasarlanmış yeni morfolojileri ve kontrol metodolojilerini barındırma becerileri dolayısıyla ilgi çekmektedir. İnvaziv uygulamalar kapsamında bu cihazlar, hücre büyümesine neden olan mekanik stimülasyon üretme kabiliyeti ile doku mühendisliği alanında dikkate değer gelişmeler vaat etmektedir. Tübüler organlarının büyümesi ve onarılmasını içeren tıbbi durumlar, bu sağlık restorasyon fonksiyonu için özelleştirilmiş bir implant geliştirme ihtiyacını ortaya çıkartmaktadır. Böyle bir duruma örnek olarak, bebeklerin kesintiye uğramış yemek borusu ile doğduğu Uzun Aralıklı Özofagus Atrezisi gösterilebilir. Mevcut tedaviler, sık gözlem ve ameliyatları gerektirdiğinden uzun süreli sağlık sorunları ve ölüm oranı nedeniyle istenmemektedir. Böylece alternatif olarak, vücutta uzun vadede işlev görerek özofagus segmentlerinin büyümesine yardımcı olacak robotik bir implant önerilmektedir. Özofagus dokusu üzerinde mekanik stimülasyonun güvenli bir şekilde uygulanması için, kuvvet kontrol metodolojileri, etkileşimde bulunduğu implantın yapısı ve bulunduğu dokusal çevre göz önüne alınarak bu tezin başında incelenir. Büyüyen ösofagus, değişmekte olan mekanik özelliklere sahip elastik bir yapıdır. Bu sebepten ötürü, kontrolör tasarlanırken modellemeden kaynaklı hatalar önlenemez. Ancak implantın dokuyla sürekli olarak temas halinde olması pek çok kuvvet kontolü problemi örneğinden farklıdır. Bu durum dikkate alındığında çözüm, özofagus ile sürekli etkileşim görevi için tasarlanmış bir strateji içinde mekanik stimulasyon sırasında dokudan gelen tepki kuvvetine uyarlanabilir bir kontrol uygulamaktır. Bu stratejinin fizibilitesi, sistemin modelini implant ve doku üzerinde bütünsel bir perspektifle tanımlayarak, ardından istenen sistem davranışını gerçek tepki ile karşılaştırılmasıyla test edilir. Yapay doku üzerinde çalışan prototip ile elde edilen sonuçlar, tanımlanan model üzerinde yapılan adaptif kontrolün, bu platformda uygulanabilir olduğunu ve karakterize edilen dokuya dayalı istenen bir çekiş kuvveti değerini, istenen davranış profili ile uygulamak için bir strateji oluşturmayı mümkün kıldığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Robotic implants are studied under the field of biomedical robotics with their ability to accommodate new morphologies and control methodologies that are specifically designed for their structure and long term invasive functions within the human body. Regarding their invasive applications these devices promise remarkable developments for the field of tissue engineering with the ability to output mechanical stimulation to induce cell growth. The medical cases that involve growing and repair of tubular organs, bestow the possibility of developing a specialized implant for this health restoring function. One such case is Long Gap Esophageal Atresia in which the infants are born with an interrupted food tract. Current treatments require frequent monitoring and surgeries which are undesirable for the long term health issues and mortality rate. Thus a robotic implant is proposed to induce the growth of esophagus segments by functioning long term in the body. For the safe application of mechanical stimulation on a tissue, force control methodologies are examined with reference to the function of the implant and the environment it is interacting with. Growing tissue is an elastic environment that has varying mechanical properties and the implant is under constant interaction with it. Thus modelling errors, while designing the control, cannot be avoided. The solution is to apply adaptive control on traction force within a strategy that is designed for the task of interacting with esophagus. Feasibility of such task is tested by identifying the system model with a holistic perspective on implant and tissue, then comparing the desired response with the actual behaviour. The results on the prototype suggest that model identification adaptive control is applicable on this specific platform enabling to construct a strategy to induce a desired traction force value and transient behaviour based on characterized tissue.
Benzer Tezler
- Düz atkı örme kumaşlarda ilmek eğikliğinin iplik özellikleri ile ilişkisi üzerine bir araştırma
Başlık çevirisi yok
FATMA ÇEKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Finite element investigation of beams of variable cross section
Başlık çevirisi yok
CAN BALKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF. DR. ERGİN ÇITIPITIOĞLU
- Merkezsel ve dışmerkezsel çapraz elemanlı çerçeve yapıların statik ve deprem yüküne göre optimum tasarımı
Optimum desing of concentrically and eccentrically braced frames under static and earthquake loading
F.GÜLTEN GÜLAY