Mesane fonksiyon bozukluğu tedavisinde kullanılmak üzere polimerik yapay kas yapılarının geliştirilmesi
Development of polymer artificial muscle structures for treatment of bladder disorders
Yazar: ÖZGECAN ERKAN
Danışman: PROF. DR. ÖZER GÖKTEPE
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Akıllı tekstil = Smart textile ; Biyomedikal araştırmalar = Biomedical research

Özet:
Bu çalışma kapsamında, polimerik yapay kasların mesane fonksiyon bozukluğu tedavisinde kullanım olanakları araştırılmıştır. Bu amaçla bükümlü ve sarmal yapıda (BS) yapay kaslar üretilmiş ve kasların aktüasyon performansları üzerinde; lif tipinin, mil çapının, çoklu kas kullanımının, katlı iplik kullanımının, ısıl işlem şartlarının, aktüasyon yükünün ve milsiz tipte kasların mile sarımı ile üretimin etkileri araştırılmıştır. Ayrıca BS-mil tipi kasların performansını arttırabilmek için iki ayrı özgün yöntem denenmiştir. Bu yöntemler; klasik yöntem ile üretilen kaslara belli oranlarda germe işlemi uygulayıp ek ısıl işleme tabi tutma ve lifin mile sarımı sırasında yanına istenilen kalınlıkta ek bir lif eklenmesi suretiyle aralıklı sarımdır. Her iki teknikte de kasların sarmal aralıklarının arttırılması neticesinde, klasik yöntemle üretime göre daha yüksek performanslı kaslar elde edilmiştir. İletken yapıda olmayan bu kasların elektrik akımı ile aktüasyonu için geliştirilen yöntemde ise mil tipi kasların içerisinden iletken çelik iplik geçirilerek aktüasyon sağlanmıştır. Bu özgün ve pratik teknik, literatürde önerilen çeşitli yöntemlerden daha yüksek ve daha iyi bir aktüasyon sağlamıştır. Uygun kasların elde edilmesinden sonra çeşitli mesane prototipleri tasarlanmış ve elde edilen veriler neticesinde gerçek mesane yapısına benzer nihai bir prototip geliştirilmiştir. Homokiral kasların mesanedeki kasılma fonksiyonunu sağlayan detrüsör kasları yerine, heterokiral kasların ise idrar boşaltımı için gevşeme fonksiyonunu sağlayan sfinkter kasları yerine kullanılmasıyla tasarlanan bu prototip, literatürde insan mesanesi için verilen değerlere benzer süre ve basınç değerlerinde başarılı şekilde çalıştırılmıştır.

Abstract:
In this study, the possibilities of using polymeric artificial muscles in the treatment of bladder dysfunction were investigated. For this purpose, twisted and coiled artificial muscles (TCA) were produced and the effects of production parameters such as fiber type, mandrel diameter, use of multiple muscles, use of ply yarn, heat treatment conditions, actuation load on actuation performances of theses muscles were investigated. In addition, two different novel methods have been applied to increase the performance of mandrel type muscles. The first method is to apply an additional heat treatment to the stretched mandrel muscles and the second method is to attach an additional fiber of the desired thickness to the muscle fiber while winding it onto the mandrel. As a result of increasing the coil spacing of the muscles in both techniques, higher performance muscles were obtained compared to production with the conventional method. For actuation of these non-conductive muscles with electric current, a conductive steel thread was inserted through the mandrel-type muscles. This novel and practical technique provided higher and better actuation than the methods reported in the literature. After obtaining the appropriate muscles, various bladder prototypes were designed and as a result of the data obtained, a final prototype similar to the real bladder structure was developed. In this final prototype homochiral muscles were used in replacement of detrusor muscles which provide the contraction function in the bladder, and heterochiral muscles were used in replacement of sphincter muscles which provide the relaxation function for urine evacuation. The developed bladder prototip successfully operates with time and pressure values of human bladder