Termoterapi uygulamaları için ısıtma fonksiyonlu tekstil yüzeyinin geliştirilmesi
Heating textile surfaces for thermothrapy application
Yazar: ZEYNEP BELER
Danışman: PROF. DR. EMİNE DİLARA KOÇAK ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI ATALAY
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology ; Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering
Dizin: Akıllı tekstil = Smart textile

Özet:
Bilim ve teknolojide son yıllarda devrimsel değişimler yaşanmıştır. Artan kaynak imkanlarından dolayı bilim ve teknolojideki icatlar tüm dünyayı değiştirmekte ve geliştirmektedir. Zaman tasarrufunun, hızın öncelikli olduğu bu yüzyılda teknolojinin gelişmesiyle birlikte uygulamalar hızlanmış, akıllı yapılar geliştirilmiş ve bu alandaki teknolojik gelişmeler giderek artmıştır.
Akıllı yapılar beraberinde akıllı tekstillerin gelişmesini sağlamıştır. Akıllı tekstiller; gücü, veriyi işleyen, depolayan ve kullanıcıya akıllı bir ortam sağlayan esnek yapılardır. Akıllı giysiler, çevre ve insan vücudundan önemli bilgiler elde edebilir ve insan vücudunu sıcak, soğuk ve diğer yaralanmalara karşı korumak için hızlı bir şekilde yanıt verebilmektedir.
Tekstil endüstrisindeki bu yeni başarılar, elektronik cihazların doğrudan tekstil yapısına entegre edilmesini sağlayarak giysinin işlevselliğini değiştirmektedir. Elektronikle entegre akıllı tekstil sistemleri, ihtiyacı algılama ve ihtiyaca cevap vererek kullanıcının performansını arttırma kapasitesine sahiptir. Elektronik ve tekstil malzemeleri ile dış uyaranlara fiziksel ve kimyasal olarak tepki veren akıllı tekstil yapıları geliştirilmiştir. Geleceğin giysileri olarak adlandırılan bu ürünler koruma, çalıştırma, iletişim gibi farklı işlevler içermektedir.
Vücudu ısıtabilecek giysiler muhtemelen günlük yaşamda kullanılmak üzere en yaygın kullanılan ürünlerden biri olacaktır. Tıbbi kullanımın yanı sıra bu ürünler özellikle askeri uygulamalar, güvenlik hizmetleri ve ülke görevleri gibi gün boyunca dışarıda çalışan kişiler tarafından kullanılmak üzere geliştirilecektir. Giysilerin ısınması, iletken yapılarda gerçekleştirilir. İletken tekstil yapıları, elektriksel iletkenliğe sahip malzemeler yardımıyla dokuma, örme, nakış işleme ve baskı gibi entegrasyon yöntemleriyle üretilebilir. Gümüş, bakır kaplı iplikler, karbon tabanlı lifler, küçük inoks kablolar gibi ısıtma malzemesi olarak kullanılabilecek farklı iletken tekstil tabanlı malzemelere örnek verilebilir.
Kas-iskelet sistemi ağrılarının giderilmesi için ağrı olan bölgeye ısı uygulama (termoterapi tedavisi) uzun süredir devam eden bir tedavidir. Termoterapi, kan akışını arttırır ve ağrı hissini azaltmak için sinirleri uyarır. Saatlerce ve hatta günlerce düşük seviyeli ısı tedavisinin, bir dizi kas-iskelet sistemi rahatsızlığı için etkili bir çözüm yolu olabileceği düşünülmektedir. Bununla birlikte, ısı paketleri ve sargılara dayanan mevcut yaklaşımlar ağır ve hacimlidir. Uzun süreli kullanıma uygun değildir. 
Bu tez çalışmasında literatürdeki eksikliklerden yola çıkılarak, iletken gümüş kaplamalı Poliamid 6.6 iplik ve iletken gümüş kaplamalı Poliamid 6.6 kumaş; nakış, bıçak kesim, lazer kesim ve örme teknolojisi entegrasyon metotları kullanılarak termoterapi uygulamaları için ısıtma fonksiyonlu akıllı tekstil yüzeyleri geliştirilmiştir. Nakış, lazer kesim, bıçak kesim ve örme teknolojisi entegrasyon metotları ile üretilen iletken tekstil yüzeylerinin elektriksel ısıl performansları, DS18B20 sıcaklık sensörü ve Testo t-885 termal kamera ile incelenmiştir ve sonuçların Minitab17 ile istatistik analizi yapılmıştır. Analizler sonucunda elektriksel ısıl performansı iyi ve üretimi kolay olan yöntem tespit edilip, bir prototip termoterapi uygulayan ısıtma fonksiyonlu dizlik geliştirilmiştir. Isıtma fonksiyonu kazandırılan dizlikte kullanıcının aşırı ısınmadan kaynaklı yanmasını engellemek için geri beslemeli devre Arduino ile programlanmıştır. Geri beslemeli devre için DS18B20 sıcaklık sensörü kullanılarak iletken yüzeyin vücuda uyguladığı sıcaklık ölçülerek, ısıtma fonksiyonlu tekstil yüzeyinin 45°C sıcaklığın üstüne çıkmaması ve 45°C sıcaklığın altına düşmemesi sağlanmıştır. Bir kontrol sistemi olmasından dolayı yüksek sıcaklıklara çıkmayacak bu dizlik termoterapi tedavisi başta olmak üzere, soğuk ortam koşullarında da kullanabilecektir. Ayrıca taşınabilir olmasından kaynaklı kullanıcı dostu bir ürün olacaktır.

Abstract:
There have been revolutionary changes in science and technology in recent years. Due to the increasing resource possibilities, inventions in science and technology are changed and improved. In this century, where time savings and speed are the priority, applications have accelerated with the development of technology, smart structures have been developed and technological developments in this field have gradually increased.
Smart structures enabled the development of smart textiles. Smart textiles are flexible structures that process, power, data and provide a smart environment to the user. Smart garments obtain important information from the environment and the human body and can respond quickly to protect the human body against heat, cold and other injuries.
These new achievements in the textile industry are changing the functionality of the garment by allowing electronic devices to be integrated directly into the textile structure.
Smart textile systems integrated with electronics have the capacity to increase the performance of the user by perceiving, adopting and responding to a situational need. Smart textile structures have been developed that combine electronic and textile materials with materials that react physically and chemically to external stimuli. These products, called the clothes of the future, contain different functions such as protection, employment and communication.
Clothing that can warm the body will probably be one of the most commonly used items for everyday life. Besides medical use, these products will be developed for use by people working outside during the day, especially military applications, security services, and country missions. The warming of the clothes is carried out in conductive structures. Conductive textile structures can be produced by integration methods such as weaving, knitting, embroidery and printing with the help of materials with electrical conductivity. Examples of different conductive textile-based materials that can be used as heating materials such as silver, copper-plated yarns, carbon-based fibers, small inox cables can be given.
Applying heat (thermotherapy treatment) to the painful area to relieve musculoskeletal pain is a long-standing treatment. Thermotherapy increases blood flow and stimulates nerves to reduce pain sensations. It is thought that low-level heat therapy for hours or even days can be an effective remedy for a range of musculoskeletal ailments. However, current approaches based on heat packs and bandage are heavy and bulky. It is not suitable for long-term use.
In this thesis, based on the deficiencies in the literature, conductive silver coated Polyamide 6,6 yarns and conductive silver coated Polyamide 6,6 fabric; Smart textile surfaces with heating function have been developed for thermotherapy applications using embroidery, laser cutting, knife cutting and knitting technology integration methods. The electrical thermal performances of the conductive textile surfaces produced by embroidery, laser cutting, knife cutting and knitting technology integration methods were analyzed with DS18B20 temperature sensor and Testo t-885 thermal camera, and statistical analysis of the results was made with Minitab17. As a result of the analysis, the method with the best electrical thermal performance and production was determined, and a warming function knee pad was developed, applying a prototype thermotherapy. In order to prevent the user from burning due to overheating, the feedback circuit has been programmed with Arduino. For the feedback circuit, the temperature applied by the conductive surface to the body was measured using the DS18B20 temperature sensor, so that the heating function textile surface did not go above 45 ° C and did not fall below 45 ° C. Since it is a control system, this knee brace, which will not rise to high temperatures, can be used in cold environment conditions, especially in thermotherapy treatment. In addition, it will be a user-friendly product due to its portability.