A study on implementation of pain sensing model of human skin with multiple sensor units
Çoklu algılayıcı birimleri ile insan derisinin acı algılama modelinin uygulanması üzerine bir çalışma
- Tez No: 712737
- Danışmanlar: PROF. DR. NOBUTOMO MATSUNAGA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Kumamoto Daigaku
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
İnsalar ve robotların bir arada yaşaması ve etkileşime girmesi durumunda, insanların duyusal tepkileri tetiklenir. Bu etkileşimden etkilenen ve hoş karşılanmayan duygulardan biri de acıdır. Acı, insanın tehlikeli durumlardan kaçınması için önemli bir sinyaldir. İnsan ve robot arasındaki bu etkileşimi güvende tutabilmek için acı algılama da benzer şekilde robotlar için önemli bir yetenek olacaktır. Bazı araştırmacılar yıllarca dokunma duyusu üzerinde çalıştılar. İlk başta, dokunsal dizi sensörleri, kuvvet-tork sensörleri ve dinamik dokunsal sensörler dahil olmak üzere dokunsal sensör cihazlarına bazı modern yaklaşımlar geliştirildi. Daha sonra acı duyusunun eksikliği keşfedilmiş ve acı duyusu ile ilgili araştırmalara başlanmıştır. Yumuşak malzemelerden yapılmış ve katmanlı yapıya sahip acı sensör üniteleri geliştirilmiştir. Bu araştırmalarda, prensipte gerçek insan derisi davranışını taklit eden bir yaklaşım benimsenmiştir. Ancak bunların hiçbiri acıyı hissetmekte insan derisi kadar başarılı olamamıştır. Ayırt edici nokta, acının sadece cilt tarafından değil aynı zamanda beyin tarafından da hissedilen bir duygu olmasıdır. Bu araştırmada, insan derisinin lamine-çok katmanlı yapısına benzer bir acı modeli ve çoklu sensör birimlerinden oluşan bir acı algılama sistemi gerçekleştirilmiştir. Acı modeli, acı hissi mekanizmasının eksik kısmını tamamlar. Bu acı modeli ve sensör ünitesi kullanılarak elektro-mekanik sistemlerle acıyı algılama yeteneğinin elde edilmesi beklenmiştir. Bu nedenle, acı modeli ana hatlarıyla verilmiş ve insan derisinin lamine yapısını modelleyen ve derinin iç katmanlarının SED'sini (gerilme enerjisi yoğunluğu) ölçen yeni bir çok katmanlı acı sensörünün detayları ilk elden önerilmiştir. Daha sonra geliştirilen sensörün dinamik özellikleri deneylerde değerlendirilerek ve algılama sistemi kullanılarak hızlı- ve yavaş-acı taklit edilmiştir. Daha sonra, çoklu acı sensör birimleri kavramı açıklanmış ve çoklu sensör birimleri kullanılarak uyarılmış konum tahmininin gösterimi sağlanmıştır. Mekanik uyarıcıların genlik ölçümünün sonuçları, geliştirilen sensör ünitesinin subjektif ağrıyı taklit etmek için yeterli olduğunu göstermiştir. Deneysel sonuçlar göz önüne alındığında, bu çalışma önerilen sistemin insanın subjektif acısına benzer tepkiler verdiğini ve uyarı noktası koordinatlarını yeterince tahmin edebildiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In the coexistence circumstance with human and robot, sensory and emotional feelings of human are excited when the robots interact to human. Such a typical unpleasant feeling influenced by this interaction is pain. Pain is an important signal for human to avoid the dangerous situations. In order to keep this interaction safe between human and robot, the pain sensing will be an important ability for the robots, similarly. Some researchers have studied on tactile sensation for years. At first, some modern approach to tactile sensor devices, including tactile array sensors, force-torque sensors, and dynamic tactile sensors are developed. Then, the lack of pain sensing has been discovered and research on pain sensation were started. Pain sensor units made of soft materials and have layered structure were developed. In these research, an approach to mimic the real human skin behaviour has been adopted in principle. However, none of those became as successful as the human skin to sense pain. The distinguishing point is that the pain is not only a feeling which is sensed by skin, but also brain. In this research, a pain sensing system which consists of a pain model and multiple sensor units similar to the laminated-multi-layered structure of human skin is undertaken. The pain model fills in the missing part of the pain sensation mechanism. By using this pain model and sensor unit, obtaining the ability of sensing pain by electro-mechanical systems was expected. Therefore, the pain model is outlined and the details of a new multi-layered pain sensor modeled the laminated structure of human skin and measured the SED (strain energy density) of the inner layers of skin is proposed at first hand. Then, the dynamical characteristics of the developed sensor are evaluated in experiments, and the fast and slow pains using the sensing system are emulated. Next, the concept of multiple pain sensor units is explained and the demonstration of stimulated position estimation using multiple sensor units is provided. The results of the amplitude measurement of the mechanical stimuli showed that the developed sensor unit is adequate to emulate the subjective pain. Considering the experimental results, this study showed that the proposed system gives similar responses to the subjective pain of human and can estimate the stimulation point coordinates sufficiently.
Benzer Tezler
- Torakotomi sonrası uygulanan transkütan elektriksel sinir stimülasyonunun ağrı üzerine etkisi
Effect of transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) on pain after thoracotomy
SEVİLAY ERDEN
Doktora
Türkçe
2013
HemşirelikHacettepe ÜniversitesiCerrahi Hastalıkları Hemşireliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİLAY ŞENOL ÇELİK
- Kentsel mekân tasarımında kuramsal bir yaklaşım olarak metafor: Potsdam Meydanı
Metaphor as a theoretical approach to urban space design: A case study on Potsdam Square
TAHA DUTOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
MimarlıkYıldız Teknik ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESİN ÖZLEM AKTUĞLU AKTAN
- Artroplasti ameliyatı öncesi hastaya verilen ağrı eğitiminin ameliyat sonrası ağrı düzeyi ve analjezik kullanımına etkisi
The effect of pain training given to the patient before arthroplasty surgery on postoperative pain level and use of analgesics
CEYDA SU GÜNDÜZ
- Fizyoterapi tedavisinde ağrı eşiğini ölçen sistem tasarımı ve uygulanması
Design and implementation of a system that measures the pain threshold in physiotherapy treatment
HAKAN ÇAĞLAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİHAT DALDAL
- Yoğun bakım hastalarında sanal gerçeklik gözlüğü kullanımının bakım sonrasında ağrı ve konfor düzeyine etkisi
The effect of using virtual reality glasses on post-care pain and comfort level in intensive care patients
EMRE ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
HemşirelikÇankırı Karatekin ÜniversitesiHemşirelik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZLEM BULANTEKİN DÜZALAN