Atımlı elektromanyetik alanla (ATEMA) diz tedavisine yardımcı biyomedikal cihaz geliştirilmesi
Development of a biomedical device using pulsed electromagnetic field (PEMF) to assist knee therapy
- Tez No: 986398
- Danışmanlar: PROF. DR. UĞUR BAYSAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, bazı diz eklemi rahatsızlıklarının tedavisine yardımcı olmak amacıyla atımlı (darbeli) elektromanyetik alan (ATEMA) tedavisine dayalı portatif bir biyomedikal cihaz geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında üç farklı prototip tasarlanmış ve her birinde bobin özellikleri, indüktans değerleri, zaman sabitleri ve direnç hesaplamaları kuramsal, benzetim ve deneysel yöntemlerle incelenip bulgular değerlendirilmiştir. Tasarımda cihazın portatif olarak kullanılabilmesi için 16 V Li-Ion batarya tercih edilmiştir. ATEMA tedavi cihazının en önemli parçalarından biri olan bobin, manyetik akı yoğunluğundaki kayıpları en aza indirmek amacıyla dize mümkün oldukça yakın konumlandırılacak şekilde devre kutusu içerisine yerleştirilmiştir. Devre kutusu, bobinin yerleştirilebileceği en küçük boyutta tasarlanmış, baskı devre kartı da bu yapıya uyumlu olacak şekilde hazırlanmıştır. Arduino Nano tabanlı kontrol birimi ve IRFZ44N N-kanal MOSFET kullanılarak kare dalga formunda ATEMA sinyali üretilmiştir. Kullanıcıya 10 Hz, 20 Hz ve 50 Hz frekanslarda ve %20, %50, %80 görev döngüsü seçeneklerinde esnek kullanım imkânı sunulmuştur. Bobinlerin indüktans değerleri klasik formül, Nagaoka katsayısı ve LCR metre ölçümleriyle karşılaştırılmıştır. Prototip 3'te ayrıca manyetik benzetim yazılımı kullanılarak manyetik akı yoğunluğu (B) hesaplanmış ve deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır. Bu prototipte uygulama bobini devre kutusu ile bütünleşik olarak tasarlanmıştır. Cihazın taşınabilirliğinin artırılması amacıyla en az 6 saat boyunca şarj edilmeksizin çalışabilmesinin sağlanması amaçlanmıştır. Elde edilen bulgular, geliştirilen cihazın hedeflenen parametreleri sağladığını ve literatürde diz osteoartriti tedavisinde bildirilen ATEMA frekans ve manyetik alan aralıklarıyla uyumlu çalıştığını göstermektedir. Ayrıca taşınabilir yapısı sayesinde cihazın hem klinik araştırmalarda hem de evde uygulanabilir bir yardımcı tedavi aracı olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, a portable biomedical device based on pulsed electromagnetic field (PEMF) therapy was developed to assist in the treatment of knee osteoarthritis and other knee joint disorders. Within the scope of the study, three different prototypes were designed, and for each prototype, the coil characteristics, inductance values, time constants, and resistance calculations were examined through theoretical, simulation, and experimental methods. In the design, a 16 V Li-Ion battery was preferred to enable the portable use of the device. The coil, one of the most important components of the ATEMA therapy device, was placed inside the circuit enclosure and positioned as close as possible to the knee in order to minimize losses in magnetic flux density. The circuit enclosure was designed in the smallest possible dimensions that could accommodate the coil, and the printed circuit board was prepared in accordance with this structure. An Arduino Nano-based control unit and an IRFZ44N N-channel MOSFET were used to generate square-wave PEMF signals. The device provides the user with flexible operation at frequencies of 10 Hz, 20 Hz, and 50 Hz, with duty cycle options of 20%, 50%, and 80%. The inductance values of the coils were compared using the classical formula, Nagaoka coefficient, and LCR meter measurements. In Prototype 3, magnetic flux density (B) was additionally calculated using a magnetic field simulation software and validated with experimental measurements. In this prototype, the application coil was designed to be integrated with the circuit enclosure. To improve the portability of the device, it was aimed to ensure continuous operation for at least 6 hours without recharging. The findings demonstrate that the developed device meets the targeted parameters and operates in accordance with the PEMF frequency and magnetic field ranges reported in the literature for the treatment of knee osteoarthritis. Furthermore, due to its portable structure, the device has the potential to be used as an auxiliary therapeutic tool both in clinical research and in home-based applications.
Benzer Tezler
- Analysis of the crustal deformation caused by the 1999 Izmıt Düzce earthquakes using synthetic alperture radar interferomentry
1999 İzmit ve Düzce depremlerinin neden olduğu kabuk deformasyonunun sentetikaçıklık radar interferometrisi ile incelenmesi
ZİYADİN ÇAKIR
Doktora
İngilizce
2003
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR AKYÜZ
- Stafilokokus aureus bakteri suşunun farklı elektromanyetik alan parametreleri ve pulslu elektromanyetik alan etkisinde atp üretimi
Staphylococcus aureus ATP production influence of different electromagneticfield parameters and electromagnetic field pulse
HASAN HORATA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
MikrobiyolojiMarmara ÜniversitesiBiyofizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNSELİ AYŞE GARİP
- Comparison of cleaning performances of nanosecond and femtosecond lasers on historical papers
Nanosaniye ve femtosaniye lazerlerin tarihi kağıtlar üzerindeki temizleme performanslarının karşılaştırılması
CANAN YAĞMUR BOYNUKARA
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNAY BAŞAR
YRD. DOÇ. DR. MEHMET FEVZİ UĞURYOL
- İstanbul Çatalca bölgesi faylarının manyetotelürik yöntemle incelenmesi
Investigation of Istanbul Çatalca region faults by magnetotelluric method
GÖKHAN KARCIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYSAN GÜRER
YRD. DOÇ. DR. BÜLENT TANK