‏همواره جراحان در اولين جراحي هاي خود با مشكلاتي از قبيل عدد تمركز و اعتماد به نفس ناتواني در مديريت زمان، لرزش دست و .... مواجه هستند. بنابراين، انجام جراحي هاي مجازي به منظور آموزش ( training ‏) قبل از يك جراحي واقعي مي تواند آمادگي قابل قبولي را براي جراح فراهم آورد و مهارت وي را افزايش دهد. اين روند باعث مي شود تا يك جراح جوان، سريع تر و با اعتماد به نفس بيشتر وارد عرصه ي جراحي شود. ‏سيستم ابداع شده، واسطي است بين انسان و ربات جراح و قادر خواهد بود تا رابطه ي هوشمند و فعالي ‏را بين آن دو به وجود بياورد. بدين صورت كه كاربر علاوه بر اين كه فرمان هايي را صادر و در واقع پروسه ي چراحي را كنترل مي كند، فيدبك هايي را از جانب ربات دريافت مي كند تا حس كامل تر و دقيق تري نسبت به شرايط فيزيكي بيمار و حتي اتاق عمل داشته باشد. اين سيستم در كنسول جراحي قرار مي گيرد و توسط آن جراح قادر خواهد بود تا به عنوان مثال گرسپر هوشمندي را كه به بازوي ربات متصل و در تماس با بدن بيمار است را ‏كنترل كند اين سيستم هپتيك هم در جراحي رباتيك و هم در شبيه سازي جراحي كارآمد خواهد بود.

در اين اختراع، يك ابزار نوين براي پاشش پودرهاي پزشكي از جمله پودرهاي بند آورنده خونريزي اختراع شده است كه قادر است به روشي مناسب، پودر را در پروسه هاي جراحي با حداقل تهاجم به محل جراحي و بافت هدف برساند و در صورت وجود نشتي هاي جدي در بافت (oozing) كه در هر نوع جراحي امكان آن وجود دارد. با كمك پودر بند آورنده خونريزي، رهيافتي مطمئن براي كاهش ميزان خونريزي و ريسك هاي حين عمل مي باشد. اساس كار اين ابزار، انتقال و هدايت پودر در ابزار به كمك يك سيال گازي مي باشد. طراحي اين ابزار به صورتي است كه مي تواند مقدار مشخص از پودر را به بافت منتقل كند و درواقع، از هدر رفتن پودر و يا پاشيده شدن آن بر روي ساير بافت ها جلوگيري كند. همچنين طراحي ابزار به گونه اي است كه آسيبي به بافت هاي بيولوژيكي وارد نشود. علي رغم جايگاه پراهميت پودرهاي بند آورنده خونريزي در انواع نشتي هاي حين جراحي، تاكنون ابزار جراحي با حداقل تهاجم كه بتواند پودر را با مقدار دلخواه به بافت منتقل كند، ساخته نشده است.

هرساله تعداد زيادي از ورزشكاران به دليل آسيب هاي ورزشي كه دسته ي قابل توجهي از آن ها را آسيب هاي وارد به اندام تحتاني تشكيل مي دهند، شانس حضور در مسابقات را از دست مي دهند و يا يك فصل از ادامه فعاليت در باشگاه ورزشي خود محروم مي شوند. در اين دسته از بيماران، تشخيص، ارزيابي و درمان بيماري از اهميت بسيار زيادي برخوردار است زيرا وضعيت رواني و مالي شخص را به شدت تحت تاثير قرار مي دهد. آسيب هاي مچ چا، شايع ترين آسيبهاي ورزشي محسوب مي شوند و در ميان آسيب هاي وارد به مچ پا، پيچ خوردگي مچ پا شيوع بيشتري دارد به طوري كه 85% از صدمات مچ پا را پيچ خوردگي هاي مچ پا تشكيل مي دهند. در اين طرح، ابزاري كمك تشخيصي به منظور تشخيص زود هنگام بيماري پيچ خوردگي مچ پا طراحي و ساخته شده است. اين طرح متشكل از يك كفي است كه 59 حسگر اندازه گيري فشار بر روي آن قرار گرفته اند. اين حسگرها از نوع Force Sensing Resistor (FSR هستند كه در اين طرح با شكل و اندازه ي مورد نظر طراحي و ساخته شده اند. طراحي كفي به گونه اي است كه تراكم حسگرها در محل هايي كه اختلاف بيشتري بين الگوي فشار كف پاي فرد سالم از ناسالم وجود دارد، بيشتر سات. انتخاب اين محل ها با توجه به نظر پزشك متخصص ارتوپد، فيزيوتراپ و نتايج كارهاي تحقيقاتي پيشين صورت گرفته است. تشخيص الگوي فشار كف پاي فرد سالم، از فشار كف پاي فردي كه دچار پيچ خوردگي مچ پا شده است، با استفاده از الگوريتم هاي شبكه ي عصبي مصنوعي و از طريق تحليل هاي كامپيوتري انجام مي شود. شبكه ي عصبي طراحي شده، شبكه ي عصبي پرسپترون با يك لايه پنهان است كه يادگيري در آن به شيوه ي با سرپرستي و با كمك الگوريتم پس انتشار خطا صورت مي گيرد.

با توجه به شيوع گسترده آسيب ديدگيهاي مفصل زانو در جمعيت عادي و بخصوص ورزشكار، همواره در دنيا سعي شده است تا دستگاههايي طراحي و ساخته شود كه از طريق آنها بتوان فرد را در سلامت و امنيت بالاتري به صحنه فعاليتهاي عادي روزمره و يا ورزشي باز گرداند. اما متاسفانه دستگاههايي كه در حال حاضر در دنيا ساخته شده اند يا تنها اثر محافظتي و محدود كنندگي براي مفصل دارند (نظير انواع اورتزها و ساپورتيوهاي ورزشي يا عادي) و در حين حركت فرد تنها برخي از حركات مفصل را محدود مي كنند يا (2) دستگاههاي وزنه اي هستند كه در وضعيتهاي استاتيك و غير عملكردي تنها قدرت عضلاني را بالا مي برند و قابليت هاي عملكردي ندارند ( نظير دستگاههايي كه در بدنسازي استفاده مي شوند)؛ و يا (3) دستگاههاي تقويتي كامپيوتري هستند (نظيردستگاههاي ايزوكينتيك و ايزو واينرشيال در انواع BIODEX و KIN-COM و ...) كه اين گروه نيز تاثيري بر قابليت عملكردي، عادي يا ورزشي فرد ندارند. دستگاه مورد طراحي ما، سيستمي است بسيار نوين كه از طريق آن نه تنها مي توان از انجام حركات غير ضروري و آسيب رسان مفصل زانو در حين كليه حركات عملكردي ورزشي جلوگيري كرد (نظير يك اورتز) بلكه مي توان مطابق با برنامه اي كه اپراتور برايش تعريف مي كند آن را طوري برنامه ريزي كرد تا در تمامي وضعيتها چه استاتيك و چه دايناميك اثر مقاومتي (مشابه سيستمهاي ايزوكينتيك با سرعت ثابت و مقاومت متغير، و يا مشابه سيستمهاي ايزواينرشيال با سرعت متغير و مقاومت ثابت، و يا مطابق با الگوي حركتي طبيعي گرفته شده از خود فرد يا فردي سالم، و يا تنها به عنوان يك دستگاه ثبت كننده سرعت، مقدار زاويه رفت و برگشت، و قدرت يا گشتاور حركت، گراف حركت فرد را ثبت كند و آن را مورد تجزيه و تحليل قرار دهد) داشته باشد. دستگاه مورد طراحي ما در اصل يك سيستم تمريني كامپيوتري عملكردي با قابليت رابط گرافيكي است كه بر خلاف ديگر دستگاههاي تقويتي موجود قابليت حمل كردن، تست كردن، و تمرين دادن به مفاصل سالم و صدمه ديده افراد عادي و ورزشكاران را دارا مي باشد و بر خلاف دستگاههاي تقويتي كامپيوتري موجود كه قيمت گزافي در حدود 50 - 100ميليون تومان دارند، مي توان آن را تنها با صرف هزينه اندكي در حدود 5-3 ميليون تومان در بازارهاي داخلي و خارجي عرضه كرد. و نيزز بر خلاف دستگاههاي موجود كه حتما لازم بود تا اپراتور زمان زيادي را صرف يادگيري اش كند، نياز به آموزش چنداني ندارد. از ديگر خصوصيات منحصر بفرد اين سيستم تقويتي ، سيستم شبيه سازي نرم افزاري آن مي باشد كه كليه حركات زانو را به صورت سه بعدي و در هر صفحه حركتي آناتوميكي دلخواه با جزئيات حركتي بيومكانيكي زانوي فرد به نمايش در مي آورد. اين چنين دستگاهي به علت: - كم وزن و قابل حمل بودن - ارزان قيمت بودن - و بخصوص شبيه سازي الگوهاي حركتي طبيعي با برنامه ريزي تقويتي و سرعتي در حين انجام حركات عملكردي (راه رفتن، دويدن، پريدن، بالا و پايين رفتن) -تشخيص دامنه حركتي دردناك - و آناليز كلي حركت - و نيز تحليل بهبودي كلي حركت و همچنين سيستم نرم افزاري سه بعدي همواره در مقالات علمي و پژوهشي دنيا مورد تقاضا بوده است.

در جراحي باز براي دسترسي به بخشي از بدن بيمار كه مورد جراحي قرار مي گيرد، شكاف هاي بزرگي ايجاد مي شود. در دو دهه اخير جراحي با حداقل تهاجم، بسيار مورد توجه قرار گرفته است. در اين روش جراحي، جراح با ايجاد چند سوراخ كوچك در حدود 1 سانتي متر در بدن و با استفاده از ابزارهاي جراحي و يك دوربين اندوسكوپ كه از طريق اين سوراخها وارد بدن مي شوند، عمل جراحي را انجام مي دهد. جراحي با حداقل تهاجم، به دليل ايجاد جراحت هاي كمتر، در مقايسه با جراحي باز، از مزايايي برخوردار است، كه از ميان آنها مي توان به خون ريزي كمتر، كاهش مدت بستري شدن در بيمارستان، دوره نقاهت كوتاه تر و هزينه كمتر اشاره نمود. با اين وجود در اين روش، درك عمق محل انجام جراحي، مهارت انجام جراحي و حس لامسه توسط جراح، تا حد قابل توجهي كاسته مي شود. وجود حس لامسه مي تواند به تشخيص ميزان سختي و ديگر مشخصات بافت كمك كند و باعث آسيب كمتر به بافت هاي داخلي حين جراحي و تسريع در فرآيند تطبيق جراح با ابزار جراحي شود. فقدان حس لامسه و فيدبك نيرو، كارايي جراح را تا حد بسيار زيادي كاهش مي دهد كه اين امر يكي از بزرگترين معايب جراحي روباتيك امروزي به شمار مي آيد. براي دست يابي به مزاياي وجود فيدبك نيرو، اضافه كردن المان هاي تشخيص نيرو به ابزارهاي جراحي ضروري است. يكي از روش هاي دست يابي به فيدبك نيرو، اندازه گيري جريان مصرفي موتورهاي الكتريكي است. هدف اين پروژه، كاهش هزينه، ايجاد قابليت استرليزه شدن ابزار و كاهش پيچيدگي سيستم اندازه گيري نيرو، با استفاده از روش مذكور است. در اين پروژه سيستم مورد نياز براي اندازه گيري نيروهاي وارده توسط نوك ابزار جراحي لاپراسكوپيك انعطاف پذير طراحي و ساخته شد تا بدين ترتيب بتوان مقدمات فيدبك نيرو را براي درك بيشتر جراح از نيروهاي وارده توسط ابزار به بافت هاي دروني بيمار، فراهم كرد كلمات كليدي: جراحي با حداقل تهاجم – ابزار جراحي انعطاف پذير - حس لامسه مصنوعي - اندازه گيري جريان - تحليل شبه استاتيك.