Computer Based Physiotherapy Device Using Thermoelectric Modules

Abstract

Hot and cold applications are commonly used methods in physical therapy. In conventional methods; hot and cold bags or pools are used to keep tissue temperature within a certain temperature range to provide therapeutic effect. In this study, a computer controlled physical therapy device was introduced to keep the temperature of tissue at the treatment temperature during the period entered from the computer. In the device where the peltiers were used as the heat-changing elements, the on-off control method was applied to keep the temperature constant. In order to test whether the device can be used in clinical practice, comparative experiments with conventional practice have been conducted. It has been reached more quickly the therapeutic temperature range with the developed system at the both of hot and cold application. It has been observed that the temperature can be kept constant during the rest of the treatment with a small fluctuation (± 0.5°C) around the specified temperature value. It has been decided that the system is technically feasible in clinical applications. Clinical use of the system may provide various benefits for patients and physiotherapists and may open up new research.

Keywords

• Thermoelectric modules,Peltier,Data Acquisition Systems,Hot and cold physiotherapy applications

Termoelektrik Modül Kullanılarak Gerçekleştirilen Bilgisayar Tabanlı Fizik Tedavi Cihazı

Abstract

Sıcak ve soğuk uygulamalar, fizik tedavide çok kullanılan tedavi yöntemlerindendir. Geleneksel yöntemlerde, tedavi edici etkiyi sağlamak için doku sıcaklığı; sıcak ve soğuk torbalar veya su havuzları ile belirli sıcaklık aralıklarında tutulmaya çalışılmaktadır. Bu çalışmada, dokunun sıcaklığını, bilgisayardan girilen süre boyunca tedavinin uygulandığı sıcaklıkta tutmaya yarayan, bilgisayar kontrollü bir fizik tedavi cihazı tanıtılmıştır. Doku sıcaklığının değiştirilmesi için termoelektrik modüllerin kullanıldığı cihazda, sıcaklığın sabit tutulması için açkapa kontrol yöntemi uygulanmıştır. Cihazın klinik uygulamalarda kullanılıp kullanılamayacağını test etmek için; geleneksel uygulama ile karşılaştırmalı deneyler yapılmıştır. Geliştirilen sistemle, hem sıcak hem de soğuk uygulama için, tedavi edici sıcaklık aralığına daha çabuk ulaşıldığı, sıcaklığın tedavinin geri kalanı boyunca belirlenen sıcaklık değeri çevresinde küçük bir dalgalanma ile (±0.5°C) sabit tutulabildiği görülmüştür. Sistemin, teknik açıdan klinik uygulamalara imkân verecek yapıda olduğu sonucuna varılmıştır. Sistemin klinikte kullanımı, hasta ve fizyoterapistler açısından çeşitli avantajlar sağlayabilecek, yeni araştırmaların önünü açabilecektir.

Keywords

• Termoelektrik modüller,Peltier,Veri Toplama Sistemleri,Sıcak ve soğuk fizik tedavi uygulamaları

References

1. [1] Aksoy, C., Fizik Tedavi Vasıtaları Soğuk Sıcak Uygulamalar. Fiziksel Tıp ve Rehabilitasyon, Nobel Tıp Kitabevleri Ltd. Şti., İstanbul, 2000.
2. [2] Kayıhan H., Dolunay N., Fizyoterapi‘de Isı, Işık, Su.”, Hacettepe Üniversitesi: Fizik Tedavi Rehabilitasyon Yüksekokulu Yayınları, Ankara, 1992.
3. [3] KAZAN E.E., Soğuk Uygulamalar ve Hemşirelik Bakımı”, Hacettepe Üniversitesi Sağlık Bilimleri Fakültesi Hemşirelik Dergisi, 73-82, 2011.
4. [4] Riffat, S.B. and Ma, X., “Thermoelectrics: a review of present and potential applications”, Applied Thermal Engineering 23:913-935, 2003.
5. [5] Işık, H., Avunduk, M.C, ve Ünal, Y.,“Soğutucu özelliği kazandırılmış doku dondurma amaçlı bir patoloji cihazı tasarımı ve gerçekleştirilmesi”, e-Journal of New World Sciences Academy, 5(2):215-225, 2010.
6. [6] Çiçek, O., Demirel, H. ve Tan, S.O., “Termoelektrik modüllü kan nakil kabı tasarımı”, Technology, 14(4): 115-121, 2011.
7. [7] Ahiska, R., Yavuz, A. H., Kaymaz, M., & Güler, İ. “Control of a thermoelectric brain cooler by adaptive neuro-fuzzy inference system.” Instrumentation Science and Technology, 36(6), 636-655, 2008.
8. [8] Fujioka, H., Fujii, M., Koizumi, H., Imoto, H., Nomura, S., Saito, T., Yamakawa, T., and Suzuki, M., “An implantable, focal brain cooling device suppresses nociceptive pain in rats”, Neuroscience Research, 2010.

9. [9] Morizane, K., Ogata, T., Morino, T., Horiuchi, H., Yamaoka, G., Hino, M., and Miura, H., “A novel thermoelectric cooling device using Peltier modules for inducing local hypothermia of the spinal cord: The effect of local electrically controlled cooling for the treatment of spinal cord injuries in conscious rats”, Neuroscience Research, 72(3):279-282, 2012.
10. [10] Yavuz, Celil, Sezayi Yılmaz, and Metin Kaya. "The design of computer controlled cold and hot therapy device with thermoelectric module." Journal of Medical Imaging and Health Informatics 3.2: 221-226, 2013.
11. [11] Tuna R. Ve ark. "Bilgisayar Kontrollü Termoelektrik Modüllü Soğuk ve Sıcak Terapi Cihazında Örnek Bir Deneye Ait Sonuçların NeuNet Programı ile Analizi”, ELECO 2014, Bursa.
12. [12] Pehlivan F. “Biyofizik”, Hacettepe Taş Kitapçılık Limited Şti., Ankara, 2009.
13. [13] Ogata K. “Modern Control Engineering”, 4th Edtion, Printice Hall.Inc. ABD, 2002.