İn-vitro eyleyici olarak canlı kas performansı

Günümüzdeki teknolojik gelişmelerin öncelikli ihtiyaçlarından biri mekanik hareketlendirme sağlayacak gelişmiş eyleyicilerin geliştirilmesidir. Konu üzerindeki araştırmalar, yüksek verimli, az yer kaplayan ve hafif eyleyicilere duyulan talep doğrultusunda gün geçtikçe daha zorlu hale gelmektedir. Bu tez, canlı kas dokusunu mekanik bir sistemde eyleyici olarak kullanmayı değerlendirerek, probleme farklı bir yaklaşım sunmaktadır. Verimli bir eyleyici olan kas dokusu, içerisinde bulundurduğu pozisyon ve kuvvet sensörleri, güç üreten birimleri ve enerji rezervleri ile bir akıllı malzeme olarak değerlendirilebilir. Alışılagelmiş eyleyicilerden farklı olarak kas dokusu entegre edildiği sistemin güç taleplerindeki değişikliklere uyum sağlayabilir ve yenilenebilir eneji kaynağı kullanmaktadır. Konu üzerindeki bir çok araştırma biyo-eyleyicilerin mikro-pompalar üzerinde yapılmış olup, makro uygulamalarla ilgilenmiş az sayıda çalışma bulunmaktadır. İlk çalışmalar etkin bir biyo-eyleyici uygulamasının en önemli kısmın güvenilir kontrol stratejileri geliştirmek olduğunu vurgulamıştır. Bu çalışma için kasın performans kriterleri kontrol edilebilirlik, servis ömrü ve uygulanabilirliği olarak belirlenmiştir. Amaca yönelik kas karekterizasyonu ve kontrolü için kullanılmak üzere bir kas test aparatı tasarlanmış ve üretilmiştir. Rana esculenta kurbağasının gastrocnemius kası karakterize edilmiş ve modellenmiştir. Modeller daha sonra kontrol algoritmalarının geliştirilmesi ve testi için kullanılmıştır. Sonuç olarak uyarı sinyali parametrelerinin kas mekanik cevabı üzerindeki etkisi literatürdeki veri ile tutarlı olarak ölçülmüştür. Kontrol çalışmaları ardışık kısa süreli kasılmalar için başarılı olmuş ve kas dokuları 35.5 saat fonksyonel kalmıştır. Bu neticeler kas dokusunun eyleyici olarak kullanıldığı sistemlerin geliştirilmesindeki avantajları ve zorlukları gösteren genel bir perspektif çizmiştir. Mevcut disiplinler arası yaklaşım birtakım mekanik hareketlendirme problemlerine umut verici çözümler sunmakta ve özellikle medikal alanda, biyo-mekatronik protezlerin ve biyo-mekatronik robotların geliştirilmesinde yeni imkanlar ortaya koymaktadır.