نگهدارنده پا با قابليت اعمال حركت كنترل شده به پا

خلاصه: ربات تزريق راديودارو: بدليل افزايش چشمگير ابتلا به سرطان و مشكلات موجود در شناسايي بافت هاي سرطاني ، دانشمندان به تزريق راديودارو ها براي ايجاد كنتراست مناسب در دستگاه هاي تصوير برداري پزشكي روي آورده اند. با آن كه بافت ها معمولا درصد جذب هاي متفاوتي در مقابل مواد شيميايي خاص دارند و تزريق راديوداروها به تشخيص سريع تر و دقيق تر غدد مي انجامد اما نزديكي مكرر و طولاني با مواد راديو اكتيو براي اپراتور تزريق كننده صدمات جبران ناپذيري را به همراه مي آورد كه نياز استفاده از ربات در اين كار به جاي اپراتور را آشكار مي نمايد. در اين پروژه به طراحي ربات تزريق راديودارو با 5 درجه آزادي (دوراني) مي پردازيم كه به طور كلي استفاده از اين ربات باعث افزايش دقت در تزريق، بهبود تشخيص و كاهش تكرار عمل جراحي مي شود. درضمن وجود ربات باعث ايجاد نيروهاي بيشتر و امكان عبور از بافت هاي سخت مانند استخوان را نيز فراهم مي كند. همچنين براي شكافت بافت هاي مختلف الگوهاي مختلفي مورد نياز است كه در چنين حالتي براي اجراي پي در پي آن انسان از اجرايش عاجز است . در حالي كه يك سيستم رباتيك به راحتي مي تواند با توجه به سيستم كنترلي خود اين الگوها را در جاي خود لستفاده نمايد.

امروزه بيوراكتورها يكي از پا¬يه¬هاي اساسي مهندسي بافت، مطالعات سلولي، سلول درماني و داروسازي به حساب مي-آيند. طبق مطالعات اخير پارامتر¬هاي مكانيكي يكي از عوامل تعيين¬كننده¬ي رفتار سلول در محيط طبيعي بدن و محيط آزمايشگاه به حساب مي¬آيند. بنابراين دخالت دادن اين پارامتر مي¬تواند به توليد بافت¬هاي با عملكرد مطلوب كمك نمايد. استفاده از محرك¬هاي پنوماتيك يا هيدروليك براي ايجاد فشار هيدرواستاتيك، عدم برقراري جريان سيال در كنار فشار¬هاي هيدرواستاتيك بالا، عدم امكان دستيابي به فشار¬هاي بالا و عدم امكان مقايسه¬ي نتايج ميكروبيوراكتور¬ها و ماكروبيوراكتورها از جمله مشكلات اصلي بيوراكتورهاي موجود مي¬باشد. دستگاه بيوراكتور طراحي شده قادر است تنش هيدرواستاتيك و جريان محيط كشت را به صورت استاتيك، ديناميك و يا تركيبي از اين دو به سلول اعمال نمايد. داشتن جريان محيط كشت علاوه بر امكان ايجاد شرايط كشت جريان پيوسته امكان تنظيم تنش برشي ناشي از جريان سيال بر روي سلول¬ها را فراهم مي¬كند. اين دو بارگذاري به صورت مستقل كنترل شده و مي¬توانند به صورت همزمان به سلول¬ها اعمال شوند. نرم¬افزار دستگاه به گونه¬اي طراحي شده¬ است كه كليه¬ي پارامتر¬هاي بارگذاري دستگاه توسط كاربر قابل تنظيم مي¬باشند. محفظه¬ي كشت سلول قابل تعويض مي-باشد و امكان استفاده از محفظه¬هاي ميكروبيوراكتور و ماكروبيوراكتور در اين دستگاه وجود دارد.

روبات هاي امدادگر در حوزه هاي مختلف امداد و نجات، ارسال كمك هاي پزشكي به نواحي صعب العبور، كاربرد هاي آتش نشاني و در برخي حوزه هاي نظامي كاربرد دارند. در طراحي اين روبات ها قابليت حمل آسان، جرم كم، قابليت عبور از موانع، كنترل آسان و مصرف انرژي كم از مهم ترين فاكتورهايي هستند كه طراحي آن ها را تحت تاثير قرار مي دهد. در اين اختراع، روبات از يك گيربكس با قابليت تغيير شكل به منظور انتقال چرخش موتور به 4 چرخ روبات و دو موتور براي كنترل بالا و پايين آوردن چرخ هاي جلو به منظور عبور از موانع تشكيل شده است. بخش كفي روبات از 3 بخش مجزا تشكيل شده است. در بخش پشتي روبات موتورهاي تامين كننده ي چرخش چرخ ها و موتورهاي كنترل كننده ي حركت بازو هاي محرك بخش هاي جلويي قرار گرفته اند. بخش جلوي روبات نيز از دو بخش مجزا تشكيل شده است كه اجازه ي حركت چرخ هاي جلو به سمت بالا و پايين را به صورت مجزا به روبات مي دهد. اين طراحي باعث شده تا جرم، حجم و مصرف انرژي روبات كاهش يابد و بنابراين روبات به سادگي قابل حمل باشد. درعين حال باعث شده است تا توان حركتي روبات (امكان چرخش 4 چرخ) و قابليت عبور از موانع در اين روبات افزايش يابد.

تزريقگرهاي بدون سوزن در حوزه ي مهندسي پزشكي و ژن درماني مورد استفاده قرار مي گيرند. امروزه استفاده از تزريقگرهاي بدون سوزن براي تزريق هاي زير پوستي و حتي درون عضله به عنوان يك روش تزريق با حداقل تهاجم، درد كم و كاهش خطر عفونت مورد استقبال قرار گرفته اند. از آنجا كه پوست افراد مختلف و نيز پوست قسمت هاي مختلف بدن با يكديگر متفاوت مي باشند، اعمال پيش كشش مناسب در پوست و تنظيم فشار پشت سرنگ هنگام تزريق از مهمترين پارامترهاي تاثيرگذار در كاهش درد و بهبود رهايش دارو در زير پوست مي باشند. به منظور غلبه بر اين مشكلات در اين دستگاه از دو فنر براي ايجاد فشار پشت سرنگ و پيش كشش پوست استفاده شده است. به منظور تنظيم نيروي فنرها از مكانيزم پيچ و مهره استفاده شده است، به اين صورت كه با استفاده از دو مكانيزم پيچ و مهره ي هم محور مي توان يك پيش فشار در هر يك از فنرها ايجاد نمود و به اين ترتيب نيروي لازم براي فشرده كردن آن ها را افزايش داد. با تنظيم صحيح اين دو فنر مي توان پيش كشش پوست كه با همكاري سري سرنگ و يك فنر و نيز فشار پشت سرنگ كه با طول اوليه ي فنر تنظيم مي شود را براي تزريق در محل هاي مختلف بدن بهينه نمود.

چاپ زيستي يكي از روش هاي مهندسي بافت براي توليد بافت هاي با شكل مطلوب محسوب مي شود. ويژگي اصلي اين روش قرار دادن سلول ها درون داربست در حين فرايند چاپ و نيز امكان ايجاد الگوهاي سه بعدي چند سلولي و چند داربستي در يك نمونه مي باشد. چاپگر هاي زيستي وظيفه ي قرار دادن سلول و داربست در كنار هم را به عهده دارند. تا به حال چندين چاپگر زيستي سه بعدي در دستگاه مختصات كارتزين مورد استفاده قرار گرفته اند. مشكل اصلي اين دستگاه ها عدم دقت كافي براي توليد ساختارهاي استوانه اي مثل رگ مي باشد. يكي از بزرگترين چالش ها در مهندسي بافت، وجود رگ به منظور تامين مواد غذايي و خارج نمودن مواد زايد مي باشد. چاپگر سه بعدي در دستگاه مختصات استوانه اي، قادر است دايره هايي با دقت بالا را در صفحه ايجاد نمايد، به علاوه همانند دستگاه هاي با مختصات دكارتي مي تواند ساير شكل ها را نيز ايجاد نمايد. با اين كار مي توان رگ هاي با قطر كم كه يكي از مهم ترين دغدغه هاي مهندسي بافت محسوب مي شود را توليد نمود. اين دستگاه داراي 4 درجه ي آزادي مي باشد: 1- بخش ايجادكننده ي جابه جايي افقي. 2- بخش ايجاد كننده ي چرخش. 3- بخش ايجاد جابه جايي عمودي. 4- بخش توليد ميكرو قطره كه وظيفه ي تزريق سلول و داربست را به صورت همزمان به عهده دارد.