معلوليت پديده اي است اجتماعي و بخش جداناپذير از زندگي بشريت، به گونه اي كه هر انساني در طول حيات خود به علل مختلف مانند بيماري، حوادث و يا با رسيدن به دوران سالمندي آن را تجربه خواهد كرد و آمارها نشان مي دهد كه با پيشرفت علم و تكنولوژي و با افزايش سوانح و حوادث نه تنها از تعداد افراد معلول كاسته نمي شود، بلكه هر ساله به تعداد اين گروه از جامعه افزوده مي شود. اگر فرد سالمي باشيد، با استفاده از نيروي عضلات خود به راحتي قادر به بالا بردن و پايين آوردن اجسامي كه در حد توان شماست و وابسته به شرايط فيزيولوژيكي و فيزيكي، كه در بدن شما وجود دارد، خواهيد بود. حال در صورتي كه بر اثر بوجود آمدن ضايعه اي در بدن يا بر اثر كهولت سن با تقليل نيروي عضلاني قادر به انجام فعاليتهاي فوق نباشيد، در حقيقت ديگر نمي توانيد اين فعاليتها را انجام دهيد و به سختي و يا با استفاده از تجهيزات كمكي مي توانيد انجام دهيد. حال از صنايع حال حاضر و مطرح دنيا، صنعت خودروسازي مي باشد كه جهت استفاده معلولان و سالمندان حتي براي كمك به همراهان معلول و سالمند نياز به مناسب سازي اين خودروها جهت استفاده اين افراد مي باشد . منظور از مناسب سازي اين مي باشد كه بر اساس درخواست و نياز معلول يا سالمند خودرو مجهز به كلاچ برقي، دنده اتوماتيك، بالابر و ويلچر و ديگر امكاناتي كه نياز دارند انجام شود. هم چنين غير تخصصي بودن دستگاه هاي موجود و غيربومي بودن آن، و ضعف مناسب سازي خودرو ها در اين زمينه نيازي اساسي براي طراحي دستگاهي به مختص اين حوزه را ايجاد مي نمايد. دستگاه طراحي شده در اين پژوهش با داشتن دو درجه آزادي در قسمت بازوي ابتدايي دستگاه و همچنين در قسمت انتهاي با ايجاد دو درجه آزادي دوراني و امكان قرار گيري در قسمت صندوق عقب خودرو سدان به معلول و سالمند توانايي بلند كدن ويلچر خود و قرار دادن آن داخل صندوق عقب خودرو را مي دهد.

اختلالات ماهيچه اي اسكلتي (MSD) يكي از مشكلات عمده اي مي باشد كه هزاران بلكه ميليون ها نفر در سرتاسر جهان تحت تأثير آن مي باشند و بنابراين بار مسئوليتي عمده اي را براي فرد و سيستم هاي مراقبتي جامعه تحميل مي نمايد. با توجه به مطالعات همه گير شانسي و تعدد بررسي آن ها در زمينه ي شناسايي عوامل خطر مربوط به حرفه و شغل براي (LBP). در يافته شده است كه راهبردهاي ارگونوميكي چون حركت وضعي كاري يا چرخه ي كاري، عوامل انساني مشاركتي و وسايل حمل و نقل اجسام (MHD) به قدري عمومي و مردم پسند شده اند كه مهندسان عوامل انساني و طراحان كاري در جهت آسان نمودن و ساده ساختن كار براي سيستم ماهيچه اي استخواني و ستون فقرات كمري كارگران تلاش مي نمايند. هدف تمام اين راهبردها يك چيز است و آن كاهش باري (چه بحراني و چه تجمعي يا تدريجي) است كه ماهيچه هاي ستون فقرات و بخصوص ماهيچه هاي ستون فقرات كمري در طول روزكاري و حتي در حين انجام ورزش هاي قدرتي توسط ورزشكاران بايد متحمل شوند.وسيله ي كمكي شخصي براي برداشتن يا بالا بردن اجسام يك وسيله ي شخصي قابل نصب به بدن از بيرون است كه شامل فنرهاي كششي است كه تقريبا موازي با عضلات ومهره هاي ستون فقرات در پشت بدن قرار مي گيرد. در طول انجام عمل ليفت با كمك اين لباس، فنرهاي واقع در قسمت پشت لباس در حالت پايين آمدن كشيده مي گردند و انرژي ذخيره شده و انباشته شده در خودشان را در هنگام بالا آمدن پس مي دهند و بنابراين درخواست و مطالبه ي عضلاني را كاهش مي دهند. در طول انجام عمل استاتيك در حالت خم با كمك لباس، فنرهاي كششي، يك گشتاور ذخيره شده اي را مهيا مي سازند كه اين گشتاور، بخشي از گشتاور ايجاد گشته از طريق وزن بالا تنه و بار خارجي را جبران مي كند و بدين ترتيب دوباره نياز عضلاني تقليل مي يابد. ايجاد دانش فني بومي، قيمت تمام شده پايين تر و امكان شخصي سازي با توجه به كاربردهاي مختلف از مزاياي دستگاه طراحي و ساخته شده است.

دستگاه جريان شبيه¬ساز حركت شريان كرونري با استفاده از يك مكانيزم چهار ميله¬اي حركت شريان كرونري انسان را توليد مي¬كند. در اين دستگاه يك موتور-گيربكس يك حركت دوراني با دور تحت كنترل تحت بارهاي مختلف را توليد مي¬كند كه اين حركت توسط ياتاقان و كوپلينگ يه يك مكانيزم چهارميله¬اي منتقل مي¬گردد. اين مكانيزم چهارميله¬اي حركت مطلوب انتهاي كرونري را ايجاد مي¬كند، در حالي كه ابتداي آن ثابت است. لوله شبيه ساز رگ روي صفحه دوم، كه بالاي صفحه اول تعبيه شده است، قرار مي¬گيرد. صفحه سوم كه بالاي صفحه دوم است محل قرارگيري دوربين است تا حركت را كنترل كند. از ويژگي هاي اين دستگاه مي توان به موارد زير اشاره كرد: دقت بالا در تغييرات منحني و كمينه و بيشينه انحنا، قيمت پايين، قابليت حركت با سرعت دوراني بين 60 تا 90 دور بر دقيقه، قابليت كنترل حركت در هر سيكل و تغيير منحني سرعت و شتاب زاويه اي،شبيه سازي شريان كرونري با ابعاد واقعي. اين دستگاه براي شبيه سازي جريان در شريان كرونري مورد استفاده قرار گيرد. انواع و اقسام ورودي¬هاي جريان و فشار با حالات متفاوت حركت براي رگهاي سالم و ناسالم مي¬توانند بررسي شوند. اين دستگاه در آزمايشگاههاي بيومكانيك، مكانيك سيالات زيستي و ... مي¬تواند مورد استفاده قرار گيرد.

دستگاه نام برده به منظور اندازه گيري خواص مكانيكي بافت نرم طراحي شده است كه از دانش مكانيك در طراحي مكانيزم هاي حركت استفاده شده است. علاوه برآن شناخت كافي از بافت نرم و تكنيك هاي لازم جهت طراحي مدارهاي مربوط به دريافت پاسخ بافت مورد نياز است. مي توان گفت زمينه فني اين اختراع تلفيقي از علم مكانيك و مهندسي پزشكي مي باشد. در مجموعه ي طراحي شده هدف شناسايي خواص ويسكوالاستيك مواد است كه اين خواص با استفاده از آزمون هاي گذرا و پويا قابل مطالعه است. آزمون هاي گذرا مربوط به مطالعه رفتار ماده در حوزه زمان بوده و خواص ويسكوالاستيك ماده مانند خزش و آسودگي تنش براي مطالعه ي پاسخ ماده در طولاني مدت (چند دقيقه تا چند روز) مناسب بوده و براي مطالعه پاسخ در زمان هاي كوتاه (چند ثانيه و كم تر از آن) دقيق نمي باشد. آزمون هاي پويا تنش (يا كرنش) ناشي از كرنش (يا تنش) سينوسي اندازه گيري مي شود. آزمايش هاي پويا در حوزه ي فركانس انجام شده و خواص ويسكوالاستيك مانند بافت نرم با آزمون ايندنتيشن، آزمون خزش و آسودگي در دو شكل گذرا يا شبه استاتيك و پويا براي مطالعه ي خواص مكانيكي بافت مورد استفاده قرار گرفته اند. عيب اين روش هاي مرسوم براي مطالعه خواص مكانيكي بافت اين است كه اين روش‌ها معمولا مخرب و تهاجمي مي باشند. راه حل ديگر براي مطالعه خواص مكانيكي بافت به‌صورت غيرتهاجمي است. اندازه‌گيري الاستيسيته يا ميزان سفتي بافت، كه شاخص بسيار مهمي از خاصيت بافت و شاخصي كمي در تشخيص بيماري‌هاي مختلف است، درحالتي كه بافت در داخل بدن در محل طبيعي خود قرار دارد از اهميت خاصي برخوردار است. در مجموعه‌ ساخته شده با طراحي مكانيزم مناسب تحريك بافت اين هدف محقق شده است.

خلاصه توصيف اختراع : " دستگاه نگهدارنده و محرك پروب فراصوتي با قابليت جابجايي خطي ميكرومتر در سه بُعد براي ثبت تصاوير فراصوتي سه¬بعدي بدون دخالت دست " تصويربرداري فراصوتي به دليل ماهيت غيرتهاجمي بودن، بكارنگرفتن پرتوهاي يونساز و مقرون به صرفه بودن، يك مداليته پركاربرد براي ارزيابي هاي تشخيصي شريان كاروتيد است كه درصورت تلفيق كردن برش هاي سطح مقطعي متوالي، قابليت ساخت يك حجم سه بعدي از شريان و پوشش دهي تمام حجم پلاك را فراهم مي كند. به همين دليل در اين تحقيق دستگاهي براي ايجاد هندسه سه بعدي شريان از تصاوير متوالي فراصوتي طراحي و ساخته شده است كه با استفاده از آن، هندسه سه بعدي شريان كاروتيد و پلاك آترواسكروز موجود در آن بازسازي مي‌شود تا با تلفيق با اطلاعات مربوط به جريان خون و اطلاعات مربوط به محتواي پلاك آترواسكلروز در همان مقطع مورد تصويربرداري فراصوتي، مدلي واقعي را از پاتوفيزيولوژي آترواسكلروز ساخته و به بهبود صحت تشخيص و تعيين آسيب پذيري پلاك كمك شود. دستگاه ساخته شده در اين تحقيق علاوه بر قابليت ايجاد جابجايي هاي خطي با دقت 6 ميكرومتر و بزرگتر و حداكثر سرعت جابجايي خطي 12 ميكرون برثانيه در هر سه راستاي دستگاه مختصات و بدون دخالت دست، به دليل داشتن اتصال مفصلي متحرك با پروب، آزادي عمل سونولوژيست را در تنظيمات دستي اوليه پروب براي قرارگيري در مناسب ترين موقيت تصويربرداري نسبت به بدن بيمار محدود نمي كند و به سونولوژيست امكان مي دهد تا اسكن طولي و عرضي مورد نظر از اندام هدف را به واسطه وجود بازوهاي متحرك و به صورت كاملا خودكار انجام دهد. دستگاه ساخته شده در اين تحقيق علاوه بر قابليت حركات خطي متوالي پله اي در هر سه راستا، درصورت تنظيمات مناسب مي تواند حركات خطي پيوسته را با حداكثر سرعت جابجايي 12 ميكرون برثانيه در هر سه راستا انجام دهد. در ادامه كارايي اين دستگاه در توليد تصاوير مقطعي متوالي فراصوتي از شريان كاروتيد سالم و مبتلا به تنگي هاي آترواسكلروتيك خفيف و شديد مورد ارزيابي قرار گرفت و مدل اجزاي محدود ويسكوالاستيك در نبود و حضور تنگي هاي خفيف و شديد و با استفاده از شكل موج فشار حاصل از تصويربرداري فراصوتي و جزييات آناتوميكي و ساختاري حاصل از تصويربرداري فراصوتي سه بعدي بازسازي و احتمال آشكارسازي نواحي مستعد كندگي در محل ضايعه بررسي شد.

جريان پريستالتيك يا حركت دودي شكل يكي از مهم ترين مكانيزم هاي انتقال سيال است كه در بدن به خصوص در دستگاه گوارش و دفع ادرار باعث جابه جايي سيال مي شود . حركت پريستالتيك بوسيله امواجي متوالي از انقباضات در لوله الاستيك ايجاد مي شود كه موجب راندن محتواي درون مجرا اعم از سيال يا ماده شبه سيال به جلو مي شود. در زمينه مدلسازي حركات پريستالتيك مطالعات تحليلي، عددي و آزمايشگاهي متعددي صورت گرفته است. با اين وجود مكانيزم دقيق و كارآمدي براي شبيه سازي اين پديده زيستي در دسترس نيست. براي اينكه نتيجه مطالعات از اعتبار كافي برخوردار باشد، نياز به اعتبار سنجي نتايج حاصل از مطالعات تئوري با نمونه واقعي با آزمايشگاهي آن وجود دارد. به دليل محدوديت هاي باليني استخراج داده از مدل واقعي دشوار است. در اين اختراع سعي شده است، مجموعه اي آزمايشگاهي طراحي و ساخته شود كه بتوان اثرات مختلف فيزيكي جريان را شبيه سازي و نتايج حاصل را با نتايج حاصل از مطالعات عددي مقايسه كرد. مدلي كه در اين پژوهش طراحي و ساخته شده است، داراي هزينه كمتري نسبت به نمونه خارجي بوده و تعداد المانهاي مسدود كننده تقريبا سه برابر مدل مشابه در همان طول از تيوب مي باشد. بوسيله ي اين دستگاه مي توان عوامل موثر بر جريان پريستالتيك را بررسي كرد.

خلاصه دقيقترين و موثرترين راه براي بيان خواص مكانيكي، استفاده از معادلات مشخص مناسبي است كه تعيين مي كند چگونه مواد در برابر نيروهاي اعمالي تغيير شكل مي دهند. اين مدلهاي مشخصه براي بافتها بايد قادر به نشان دادن رفتارمكانيكي بافت سالم و بيمار باشند. دانستن اثرات نرخ تغيير شكل بافت نرم براي تخمين دقيق رفتار بيومكانيكي لازم است. خواص مكانيكي بافتهاي زيستي براي شبيه سازي دقيق مقاصد جراحي و تشخيصي لازم است. براي مثال پارامترهاي عملهاي آنژيوپلاستي و استنتگذاري مانند فشار تورم با كمك شبيه سازي المان محدود بهينه مي شود. پاسخ مكانيكي ساختاري بافت ها به نيروها پيچيده است. در واقع خواص مكانيكي بافت ها بوسيله ي خواص مكانيكي اجزاي تشكيل دهنده شان، درصد نسبي از اجزاي تشكيل دهنده (نسبت حجمي) هندسه و جهتگيري ساختاري آنها و جفت شوندگي بين اجزاي تشكيل دهنده تعيين مي شود. آزمون هاي كشش براي بدست آوردن خواص مكانيكي مناسب مي باشند. آمزون هاي كشش عموما به سه دسته تقسيم مي شوند: 1. آزمون هاي كشش تك محوري 2. آزمون خزش 3. آزمون آسودگي تنش آزمون هاي خزش براي ارزيابي خواص ويسكوالاستيك مواد مورد استفاده قرار مي گيرد. در آزمون خزش افزايش طول نمونه تحت نيروي استاتيك يا سيكلي مورد استفاده قرار مي گيرد. اهداف اين پروژه ساختن يك سيستم بافت نرم صفحه هاي دومحوري با نيروي كم براي انجام آزمون هاي مكانيكي و آناليز بافت صفحه هاي نرم است. سيستم شامل دومتحرك روي يك ميز تست و وزنه هاي اندازه گيري در دوسمت بر روي پايه هايي قرار مي گيرد كه نمونه را از دو سمت ديگر مي كشند. سيستم شامل حمام سرم بيولوژيكي براي حفظ تازگي بافت است. در اين دستگاه از روشي ساده براي گيره ها استفاده شده است. در اين دستگاه كنترل نيرو توسط لودسلهاي دقيق (دو عدد) در دو راستاي x و y انجام مي گيرد.

خلاصه دقيقترين و موثرترين راه براي بيان خواص مكانيكي، استفاده از معادلات مشخص مناسبي است كه تعيين مي كند چگونه مواد در برابر نيروهاي اعمالي تغيير شكل مي دهند. اين مدلهاي مشخصه براي بافتها بايد قادر به نشان دادن رفتارمكانيكي بافت سالم و بيمار باشند. دانستن اثرات نرخ تغيير شكل بافت نرم براي تخمين دقيق رفتار بيومكانيكي لازم است. خواص مكانيكي بافتهاي زيستي براي شبيه سازي دقيق مقاصد جراحي و تشخيصي لازم است. براي مثال پارامترهاي عملهاي آنژيوپلاستي و استنتگذاري مانند فشار تورم با كمك شبيه سازي المان محدود بهينه مي شود. پاسخ مكانيكي ساختاري بافت ها به نيروها پيچيده است. در واقع خواص مكانيكي بافت ها بوسيله ي خواص مكانيكي اجزاي تشكيل دهنده شان، درصد نسبي از اجزاي تشكيل دهنده (نسبت حجمي) هندسه و جهتگيري ساختاري آنها و جفت شوندگي بين اجزاي تشكيل دهنده تعيين مي شود. آزمايش تك محوري ساده ترين روش براي به دست آوردن پاسخ تنش ـ كرنش هر ماده است. آزمايشات تك محوري براي پيش بيني توزيع يكنواخت تنش در بافت ها مناسب نيستند. در آزمون هاي تك محوري ممكن است ساختمان بافت در راستاي محور آزمون، چيدمان مجدد پيدا كند و باعث تغيير خواص مكانيكي آن شوند. به علاوه مدل هاي ساختاري را نمي توان تنها بر مبناي آزمون هاي تك محوري بنا نهاد، لذا آزمايشات دومحوري و صفحه اي براي فهم بهتر رفتار بافت ها مناسب ترند. اهداف اين پروژه ساختن يك سيستم بافت نرم صفحه اي دومحوري با نيروي كم براي انجام آزمون هاي مكانيكي و آناليز بافت هاي صفحه اي نرم است. سيستم شامل چهار متحرك روي يك ميز تست و حمام سرم بيولوژيكي براي حفظ تازگي بافت است. سيستم قادر به انجام هر دو آزمون تك محوري و دو محوري خواهد بود تا نهايت انعطاف پذيري را براي آزمون هاي بافت نرم داشته باشد.