Bulanık mantık denetimli termoelektrik beyin soğutucusu

Abstract

Dünyada trafik kazaları sonucunda insanların ölmesi ve sakatlanması büyük sorun oluşturmaktadır. Kalp krizi esnasında beynin korunması da en önemli problemlerden biridir. Ayrıca açık kalp ameliyatları sırasında iskemik hasara en yatkın olan organ beyin olduğu için beynin korunması gerekmektedir. Dünyada beyin tedavisi ve korunması için Kranio-Serebral Hipotermiya (KSH) yöntemi uygulanmaktadır. Hipotermiya dokuların oksijen tüketimini azaltarak organizmayı ve özellikle beyni hipoksinin ölümcül etkisinden korumaktadır. Beyni dışarıdan soğutarak gerçekleştirilen hipotermiya tekniklerine bakıldığında, vücudu soğuk suyun içine daldırma veya kafaya buz koyma gibi çok ilkel ve pratik olmayan yöntemler kullanıldığını görmekteyiz. Bu çalışmada beyin hipotermiyasını sağlamak amacıyla termoelektrik modüllerden oluşan bir kask tasarlandı. Kontrolü yapay zeka kontrol tekniklerinden biri olan bulanık mantık ile yapıldı. Termoelektrik soğutma sistemleri hiçbir zararlı gaz içermeyen, doğru akımla çalışan ve elektronik olarak kontrol imkanı sağlayan bir teknolojidir. Akımın yönünü değiştirmek suretiyle soğutma ve ısıtma rejimleri arasında kolayca geçiş yapılabilmektedir.Kaskın akım kontrolü tam köprü sürücü devresi ile yapıldı. IGBT anahtarlama elemanları kullanılarak tasarlanan sürücü devresi kontrolü için PIC 18F4520 mikrodenetleyicisi kullanıldı. Mikrodenetleyicinin darbe genişlik modülasyon(DGM) çıkışları kullanılarak sürücü devresi kontrol edildi. Ölçülen sıcaklıklar, akım ve gerilim değerleri seri port üzerinde bilgisayarda Visual Basic programı ile tasarlanan bir ara yüze aktarıldı ve veri tabanına kaydedildi. Mikrodenetleyici içerisindeki yazılım CCS C programlama dili ile yazıldı.Tasarlanan sistem ile kaskın sıcaklığı çok hızlı ve doğru bir şekilde istenilen sıcaklığa getirildi. Pratik olmayan ve ilkel metotlara göre çok daha iyi sonuçlar elde edildi.

Death and disability caused by traffic accidents is a major problem all over the world. To protect brain during a heart attack is one of the major problems as well. It is also important to protect the brain during open heart surgery as the brain is very likely to have the ischemic damage. Cranial-Cerebral Hypothermia(CCH) is commonly used for protection and the therapy of the brain. Hypothermia reduces oxygen consumption of tissues and hence protects organism and especially the brain against deathly effect of hypoxic. The traditional methods to generate hypothermia by cooling the head externally such as placing the head inside cold water, or placing ice on head are quite primitive, unpractical and inefficient. In this study, performance of a recently designed thermoelectric helmet was designed which consists of thermoelectric modules in order to supply brain hypothermia. It was checked by the method of fuzzy logic which is one of the control tehchnics of artificial intelliegence. Thermoelectric cooling systems is a technology which do not contain harmfull gases. Which operates by direct current and provides the opportunity of electronical control. By changing direction of the current it can easily shift between heating and cooling regimes.The current control of the helmet was built by full bridge circuit. PIC 18F4520 microcontroller was used for the control of driver circuit which was designed with IGBT switching elements. It was checked using the outputs of the pulse width modulation of the microcontroller(PWM).The measured tempratures, current and voltage values on serial port, Were transfarred to a interface which was designed with Visual Basic program and recorded on database. The software in microcontroller was written by CCS C.With the designed system, the temparature of the helmet was brought to desired level very fast and correctly. Much better results were obtained when compared to those primitive and unpractical methods.