Merkezi sinir sistemini korumak için hipotermi oluşturmaya yönelik bir cihaz modeli geliştirilmesi
Development of a device model for generating hypothermia to preserve the central nervous system
Yazar: MUSA DEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NESRİN ADIGÜZEL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Amaç: Ameliyat sonrasında, yoğun bakımda ve kalp ameliyatları sonrasında kalp durması geçiren hastalarda, beyne kan akışı soğutulurken diğer organlara normal vücut sıcaklığında kan akışının devam ettirilmesi, olası komplikasyonları azaltmak amacıyla önemlidir. Bu nedenle, bu çalışma, santral sinir sistemi soğutulurken vücudun diğer bölgelerinin normal sıcaklıkta tutulabilmesini sağlayacak bir cihaz modelinin geliştirilmesini amaçlamaktadır.
Yöntem: Bu cihaz modelinde, tüm vücudu soğutmak yerine ihtiyaç duyulan bölgelere soğutma işlemleri yapmanın daha uygun olacağı düşünülmüştür. Beyinde şişme meydana gelmesi nedeniyle kalp ameliyatları sonrasında istenilen sıcaklık aralığında çalışabilen bir cihaz yapmak amaçlanmıştır. Cihaz modeli bir boyunluk içerir ve kontrol hacmi boyun bölgesinde yer alır. Bu amaç doğrultusunda, bir soğutma makinesi tasarlanmış ve üretilmiştir. Soğutma makinesinin etkinlik katsayısı ve boyun bölgesindeki damarlar arasındaki ΔT sıcak farkını oluşturma kapasitesi için parametreler belirlenmiştir. Bu parametreler arasında evaporatör debisi, kondenser debisi, kılcal boru uzunluğu ve bant geometrisi bulunmaktadır. Her bir parametre için 3 farklı değişken seviyesi bulunmaktadır.
Bulgular: Değişken parametreler MINITAB 19 programına girilmiştir. Yanıt yüzeyi yöntemi ile yapılacak olan deney sayısı 60 olarak belirlenmiştir.
Sonuç: Yapılan optimizasyon analizi sonuçlarına göre evaporatör debisi 50L/h, kondenser debisi 209,596 (L/h), kılcal boru uzunluğu 2m, ve bant geometrisi çapraz olması durumu optimumdur. Bu şartlar altında (evaporatör debisi 50L/h, kılcal boru uzunluğu 2m, bant geometrisi çapraz, kondenser debisi yaklaşık 200-225L/h arasında bir değer alınmış olup, COP etkinlik sayısı 1.999, ΔT değeri ise 2,593 olarak ölçülmüştür.

Abstract:
Purpose: After surgery, during intensive care and after heart surgeries in patients who experience cardiac arrest, it is important to maintain normal blood flow to other organs while cooling blood flow to the brain in order to reduce potential complications. Therefore, the aim of this study is to develop a device model that can keep other parts of the body at normal temperature while cooling the central nervous system.
Method: In this device model, it has been considered more appropriate to perform cooling processes to the required areas rather than cooling the entire body. The aim is to develop a device that can work within the desired temperature range after heart surgery, where swelling in the brain can occur. The device model includes a neck collar, and the control volume is located in the neck region. For this purpose, a cooling machine has been designed and produced, and parameters have been determined for the effectiveness coefficient of the cooling machine and the ΔT temperature difference to be created between the blood vessels in the neck region. These parameters include evaporator flow rate, condenser flow rate, capillary tube length, and strip geometry. Each parameter has 3 different variable levels.
Findings: The variable parameters have been entered into the MINITAB 19 program. The number of experiments to be performed using the response surface method has been set to 60.
Results: "According to the results of the optimization analysis, the optimal values for the evaporator flow rate, condenser flow rate, capillary tube length, and strip geometry were found to be 50 L/h, 209,596 L/h, 2 m, and cross, respectively. The evaporator flow rate is 50L/h, the length of the capillary tube is 2m, the belt geometry is diagonal, and the condenser flow rate is approximately between 200-225L/h. The COP efficiency value is measured as 1.999 and the ΔT value is 2.593.