Duyusal uyarım sisteminin tasarımı ve uygulaması
Design and application of tactile stimulator system
Yazar: COŞKUN KAZMA
Danışman: PROF. DR. NİZAMETTİN AYDIN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Nöroloji = Neurology

Özet:
Merkezi sinir sisteminde oluşan veya oluşabilecek sorunların tespiti amacıyla "Tactile Stimulator" diye adlandırılan bir sistem geliştirilmiştir. Merkezi sinir sisteminden bilgi elde edilmesi amacıyla parmak uçlarında bulunan mekanoreseptörleri uyaran yeni bir yöntem üzerinde çalışılmış ve bir makine tasarlanmış, üretilmiş, yazılımları kodlanmış ve denekler üzerinde test çalışmaları yapılmıştır. 
Merkezi sinir sistemi birçok bölümden oluşmaktadır ve bu bölümler birbirleri ile iletişim ve etkileşim halindedirler. Merkezi sinir sisteminde bulunan bir bölümde herhangi bir sebepten dolayı bir sorun oluştuğunda, sorun oluşan merkezi sinir sistemi birimi diğer birimleri de etkileyebilmektedir. Merkezi sinir sisteminin herhangi bir birimi rahatsızlandığında veya bir problem oluştuğunda, reseptörlerin ilettiği uyarılar, merkezi sinir sisteminin Somatik alan I-II de normal olmayan bir şekilde karşılık bulmaktadır. Bu bakış açısıyla, parmak uçlarında bulunan mekanoreseptörleri uyararak, deneklerden alınan yanıtların kayıt altına alınıp analiz edildiğinde merkezi sinir sisteminde oluşan ya da oluşma olasılığı olan rahatsızlıklar tespit edilebilmektedir. Belirlediğimiz deney grubu ile öncelikle tasarladığımız ve geliştirdiğimiz sistemin amaçlandığı doğrultuda çalışıp çalışmadığı test edilmiştir. Ayrıca, deney grubu üzerinde yapılan testler ile yaş ve cinsiyet gibi farklılıkların denekler üzerindeki etkilerinin olup olmadığının ayrıştırılması amaçlanmıştır. Daha sonra yapılacak testlerde ise oluşturulacak deney grubunda, teşhisi konulmuş hastaların, sağlıklı deneklerden ayrılması amaçlanacaktır.
Geliştirmiş olduğumuz sistem test protokollerine göre parmak uçlarında bulunan mekanoreseptörleri uyardıktan sonra deneklere 3 farklı soru yöneltmektedir. Bu sorular "Hangi parmağa daha çok dokundu", "Hangi parmağı daha çok yukarı doğru itti" ve "Hangisi önce başladı" şeklindedir. Geliştirmiş olduğumuz sistem sağ el işaret parmağı ve sağ el orta parmak uçlarında bulunan mekanoreseptörleri uyarmaktadır. Deneklere sorular vs.net C# da geliştirilen bir uygulama aracılığı ile sorulmakta ve denekler soruları bilgisayar faresi sol ve sağ tuşlarını kullanarak cevaplandırmaktadırlar. Deneklerin verdikleri cevaplar SQL Express 2014 kullanılarak modellenmiş ilişkisel veri tabanına test sonuçları daha sonra analiz etmek üzere kaydedilmektedir.
Test türlerini ve parametrelerini testi oluşturan kişi belirleyebilmektedir. Geliştirmiş olduğumuz sistem ile cihaza tamamen dinamik bir test oluşturabilme ve uygulayabilme yeteneği kazandırılmıştır. Ayrıca sistemi oluşturan tüm parçaların toplam ağırlığı, sistemi kontrol eden kişisel bilgisayar ile birlikte, yaklaşık 3 kg civarındadır. Taşınması ve test sisteminin hazır hale getirilmesi oldukça kolaydır.
Sistemin mekanik tasarımı AutoCAD ve CATIA ortamında yapılmış, lazer makinelerde hassas olarak üretilmiştir. Hareket kabiliyeti için adım motor ve sürücüleri kullanılmıştır. Adım motorlara doğrusal hareket kazandırabilmek için metal kremayer ve kestamit pinyon kullanılmıştır. Sistemi kontrol eden gömülü sistem kartının kontrolcüsü PIC18F46K22 kullanılarak tasarlanmış, MikroC de programlanmış ve devre şeması ARES/ISIS de çizilmiştir. Ayrıca FPGA kullanılarak sistemi kontrol eden alternatif bir gömülü sistem kartı geliştirilmiştir.
Kocaeli Üniversitesi Tıp Fakültesi Çocuk ve Ergen Ruh Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalın'da test çalışmaları yapılmış ve anlamlı sonuç elde edilmiştir. Ayrıca 24 mavi ve beyaz yaka çalışanı üzerinde de yorgunluk testi yapılmış ve anlamlı sonuç elde edilmiştir.

Abstract:
In order to identify central nervous system desases, a system called "Tactile Stimulator" has been designed. In order to obtain information from the central nervous system, a new method that stimulates the mechanoreceptors at the fingertips was studied and a machine was designed, manufactured, software coded and test studies were performed on the subjects.
The central nervous system consists of several parts, which communicate and interact with each other. When a problem occurs in a part of the central nervous system for any reason, the central nervous system unit may also affect other units. When any unit of the central nervous system is disturbed or a problem occurs, the stimuli transmitted by the receptors respond abnormally in the Somatic area I-II of the central nervous system. From this perspective, by stimulating the mechanoreceptors at the fingertips, disturbances in the central nervous system can be detected when the responses from the subjects are recorded and analyzed. With the experimental group we determined, first of all, it was tested whether the system we designed and developed worked in accordance with the intended purpose. In addition, the tests conducted on the experimental group aimed to distinguish whether differences such as age and gender had effects on the subjects. In the tests to be carried out later, it will be aimed to separate the diagnosed patients from healthy subjects in the experimental group to be formed.
According to the test protocols we developed, the system askes 3 different questions to the subjects after stimulating the mechanoreceptors at their fingertips. These questions are "Which finger touched more", "Which finger pushed up more" and "Which one started first". Our system stimulates the mechanoreceptors in the index finger of the right hand and the middle finger of the right hand. Questions were asked to the subjects through an application developed in vs.net C # and the subjects answered the questions using the left and right keys of the computer mouse. The responses of the subjects are recorded to the relational database modeled using SQL Express 2014 for later analysis.
Test types and parameters can be determined by the person who created the test. With the system we developed, the device has the ability to create and apply a completely dynamic test. In addition, the total weight of all the components of the system, together with the personal computer controlling the system, is about 3 kg. It is very easy to transport and prepare the test system.
Mechanical design of the system is made in AutoCAD and CATIA environment and produced with precision in laser machines. Step motor and drivers are used to convert rotational movement to linear movement. In order to give linear motion to step motors, metal rack and cestamide pinion are used. The controller of the embedded system board controlling the system is designed using PIC18F46K22, programmed in MikroC and the circuit diagram is drawn in ARES / ISIS. In addition, an alternative embedded system board was developed to control the system using FPGA.
Test studies were conducted at Kocaeli University Faculty of Medicine, Department of Child and Adolescent Mental Health and Diseases and a significant result was obtained. In addition, 24 blue- and white-collar employees were tested for fatigue and significant results were obtained.