با توجه به ضرورت جان انسان ها كه در برابر عوامل هاي گوناگون در خطر هرگونه آسيب هستند اين را براي بشر مي طلبد كه همواره براي كاستن اين آسيب ها تلاش كنند. تلاش كردن در هر راستايي كه هدف آن منجر به كاهش اين آسيب ها شود ارزشمند است و همواره علم راهي است كه با آن مي توان راه هايي براي كم كردن يا از بين بردن اين آسيب ها پيدا كند. هر مسئله اي ابتدا به صورت يك دغدغه ظاهر مي شود كه براي آن ديدگاه هاي مختلفي مي توان پيدا كرد اما اينكه ديدگاه را به اثبات رساندن از اهميت ويژه اي برخوردار است در اين پروژه تمام سعي براي درست رسيدن به ديدگاه بوده است و تا اين مرحله توانسته ايم كه جواب اوليه را از آنچه كه مد نظر بوده است را دريافت كنيم. اين دستگاه در واقع جايگزين نيروي انساني در مراكز بهداشتي است كاري كه براي نيروي انساني خسته كننده و طاقت فرسا است و علاوه بر آن با آلودگي هاي بسياري همراه است كه ممكن است فرد متوجه آن نباشد توسط اين دستگاه به راحتي انجام مي شود. طراحي و ساخت دستگاه سوآپ ساز باعث مي شود پنبه ي بي شكل و كاربردي را به صورت سوآپ در بياورد و در كاهش آلودگي ها و انتقال آن ها به جامعه بشري كمك بسزايي كند. مهم ترين كاربرد آن در صنعت پزشكي است. دستگاه اتوماتيك سوآپ پنبه از دو قسمت الكترونيكي و مكانيكي ساخته شده است. با استفاده از منطق 2 كليد دستورات مد نظر را اجرا مي كنيم، كليدها به PINB.5 و PINB.6 وصل هستند كه به صورت Pullup وصل شده اند، Pullup در واقع كليدها را از حالت بي منطق و شناور به يك حالت منطقي تبديل مي كند. با زدن هركدام از كليدها پالس¬هايي به ميكروكنترلر ارسال مي شود و ميكروكنترلر دستورات را اجرا مي كند. ميكروكنترلر با دريافت پالس كليد اول (دكمه سبز رنگ) موتور پله اي اول 80 پله به سمت چپ مي چرخد و هم زمان سرو موتور به اندازه 70 درصد زمان وظيفه باز (تقريبا زاويه اي برابر 120 درجه) مي شود بعد از تاخير 1 ثانيه اي سرو موتور به اندازه 36 درصد زمان وظيفه ( زاويه 0) است بسته مي شود و موتور پله اي اول 80 پله ي رفت را بر مي گردد (سمت راست) و بعد از تاخير 1 ثانيه اي سرو موتور به اندازه 70 درصد زمان وظيفه اش باز مي¬شود و به مدت 1 ثانيه موتور DC شروع به چرخيدن مي كند و با تاخير 1 ثانيه اي موتور پله اي دوم 44 پله به سمت راست مي چرخد و سرو موتور به اندازه 36 درصد بسته مي شود

امروزه بيماري هاي مزمن در جهان رو به افزايش هستند. در صورت عدم توجه و چاره انديشي، بيماري هاي مزمن و غير واگيردار مانند ديابت به معظلي جدي براي كشورها تبديل خواهند شد. ديابت يك بيماري پيچيده و مزمن است كه نياز به مراقبت مداوم طبي با استراتژي هاي كاهش خطر چند عاملي فراتر از كنترل قند خون دارد. امروزه روش هاي متنوعي براي اندازه گيري قند خون به كار رفته است.عمده اين روش ها بر اساس استفاده از نمونه خون با استفاده از سوزن و كيت است. درد، عفونت، سختي كار كردن با اين وسيله هاي اندازه گيريقند خون باعث شده كه محققانبه فكر طراحي و پياده سازي وسيله اي مناسب تر براي اندازه گيري قند خون باشند. از اين رو محققين در اين پروژه دستگاهي طراحي نموده اند كه بتواند مشكلات فوق را مرتفع نمايند. در اين پروژه ما با ارائه سيستم الكترونيكي ارزان قيمت، سبك با حجم كمتر از دستگاه هاي موجود؛ قند خون بيمار را بدون بكارگيري سوزن و نوار تست اندازه گيري مي نمائيم. سيستم پيشنهادي بر اساس علم طيف سنجي مي باشد. دستگاه پيشنهادي با انجام تست هاي مختلف و نمونه گيري هاي مناسب از افراد ديابتي و سالم كاليبره شده است. در اين سيستم يكي از انگشتان دست بين يك سنسور فرستنده نور مادون قرمز و يك گيرنده مادون قرمز قرار داده مي شود. سپس ولتاژي توليد شده كه بعد از عبور از يك فيلتر توسط مبدل آنالوگ به ديجيتال به وسيله ميكروكنترلر خوانده شده و ميزان قند خون را بر اساس فرمولي كه بعد از كاليبراسيون بدست آمده تبديل به مقدار قند خون مي شود. دستگاه ارزان قيمت، سبك و كم حجم با قابليت سنجش دقيق قندخون در هر زمان و مكان بدون نياز به تجهيزات زياد و يا سوزن و نوار تست قند خون حتي براي افراد كم توان از نظر بينايي و يا ناتوان در انجام حركات ظريف مي باشد.

بر اساس آمار آسيب هاي ناشي از حمل بيمار بر روي پرستاران طبق شواهد و مدارك موجود ارائه شده در بخش پزشكي طرح غير قابل انكار است. آسيب¬هاي شغلي در پرستاران به مراتب بسيار بالا ست كه بيشتر به خاطر فشارهاي ناشي از شغل و عدم استاندارد بودن تسهيلات و تجهيزات كاري مي¬باشد. هر گونه بي توجهي نسبت به كادر پرستاري منجر به كاهش كيفيت خدمات پرستاري ارائه شده به بيماران مي¬گردد. بنابراين رعايت شرايط استاندارد براي محيط كار مي¬تواند به كاهش فشارهاي شغلي پرستاران منجر گردد. بنابراين ما در اين طرح اقدام به طراحي دستگاهي كاملا مبتكرانه و مهندسي شده بر مبناي روشهاي جديد جهت برخوردي سيستماتيكي و رقابتي كلاسيكي با نمونه هايي از روشهاي حمل بيمار كه تا كنون طراحي و پياده سازي شده اند پرداخته ايم. بنابراين اختراع حاضر در جهت كاهش مشكلات و خطرا ت زمان جابجايي و انتقال بيمار تهيه شده است. هدف نخست افزايش كارآيي و بازدهي انجام كار، افزايش سهولت كاربرد، كاهش خطر و افزايش بهره‌وري است. تقويت ارزش‌هاي انساني مطلوب از جمله افزايش ايمني، كاهش خستگي، تنش، افزايش راحتي، رضايت شغلي و بهبود كيفيت زندگي و به عبارت ديگر افزايش رضايت‌مندي بيماران اين وسيله در همه بخش‌هاي بيمارستان از جمله اطاق عمل، جراحي، بخش داخلي و اورژانس و... است و از نتايج مطلوب اين طرح كاهش درد و رنج بيماران و هزينه‌هاي مرتبط و كاهش هزينه درمان كاركنان آسيب ‌ديده را به دنبال خواهد داشت. اين تخت طوري طراحي شده است كه روي برانكاردهاي معمول موجود در بيمارستانها با حداقل تغيير نصب شده و براي انتقال انواع بيماران (هوشيار، نيمه هوشيار، بيهوش، با شگستگي اسكلتي يا بدون آن حتي با اندام تحتاني گچ يا آتل گرفته شده و انواع مكانها ( از برانكارد آمبولانس به برانكارد اورژانس و سپس به تخت بستري، از تخت بستري به اتاق عمل و بالعكس) قابليت كار داشته باشد. از ويژگي هاي اين طرح شامل حمل تمام اتوماتيك بيمار بدون هيچ گونه تماس اپراتور با بيمار در تمامي طيف جابجايي، نيمه هوشمندسازي دستگاه و مجهز شدن به صلاح هاي الكترونيكي (ليزر و سنسورها) براي بهبود دقت و افزايش سرعت عملكرد، مفصل بندي استاندارد و گردش 270 درجه اي اسكوپ استراكچر در واقع طراحي اين مكانيسم به ما كمك خواهد كرد كه بتوانيم دستگاه را با انواع پوزيشن هاي محوري بيمار تنظيم كنيم. يكي از چالش هاي اساسي ما اين بود كه ابتداي اسكوپ، يا بايد سمت راست يا سمت چپ مي بود. هنگامي كه ابتدايش در سمت راست بود فقط بيماراني كه سرشان در قسمت راست تخت است را جوابگو بود و براي ديگر افراد پاسخي نداشت در واقع مكانيسم اين چرخش به ما كمك خواهد كرد كه به يك گردش 180 درجه اي وضعيت سر و ته اسكوپ كاملا تغيير كند و سر بيمار در هر طرف كه باشد خواه چپ يا راست تخت با شرايط آن قابل تنظيم و انعطاف است در واقع اين مكانيسم يكي از ويژگي هاي مهم طراحي اين دستگاه است. با توجه به حساس بودن كاربرد اين طرح يعني حمل ايمن بيمار، طراحي به گونه اي بوده است، كه برتري و تفاوت هايي اساسي با نمونه هاي خارجي داشته باشد و بحث ابتكار و نوآوري در آن مشهود باشد. در نهايت اين سيستم با هزينه و صرف وقت كمتر قابل ارائه است.

امروزه ماساژ قلبي توسط دست انسان انجام مي گيرد كه اين امر خستگي فرد احياگر را به دنبال دارد و حتي بعضي احياها ي قلبي ريوي ۴۵ تا ۶۰ دقيقه به طول مي انجامد كه اين خود نيز خستگي هاي زيادي به دنبال دارد خصوصا ماساژ قلبي كه انرژي زيادي را از فرد احياگر مي گيرد و عمليات فوق العاده سنگين و نفس گير است خصوصا در مواقعي كه ايست قلبي آسيستول بوده و الكتروشوك تا زمان آسيستول بودن به كار برده نمي شود زمان استراحت كمتري احياگر پيدا مي كند بنابراين همين خستگي و خطاهاي انساني بر كيفيت احيا كه مستلزم دقت و سرعت بسيار بالا است تأثير مي گذارد و ما شاهد آن هستيم كه بسياري از CPR ها موفقيت آميز نبوده و ما اشخاصي را كه مي توانستيم به حيات بازگردانيم خطاهاي انساني موجب شده كه ما آن فرد را براي هميشه از دست بدهيم و قلبش را براي هميشه خاموش كنيم حتي درصد كمي از احياهاي قلبي- ريوي كه موفقيت آميز بوده و بيمار از مرگ باليني به حيات بازگشته است عموما شكاياتي از قبيل شكستگي rib كه به گفته پزشكان شايع ترين عارضه مي باشد كه علت آن را هم تماس انگشتان با دنده ها در حين فشردن جناغ مي دانند و همچنين پارگي كبد، ريه ها يا ساير اعضاي شكمي به علت فشردن زائده خنجري استخوان جناغ. دستگاهي كه طراحي شده كاربردش در حوزه احياي قلبي بوده و ۱۰ ويژگي ممتاز دارد. اين سيستم الكترومكانيكي بسيار پرقدرت در اتاق هاي احيا ظاهر مي شود و اين دستگاه دو فاكتور كه عامل مهمي در تأثيرگذار بودن ماساژ قلبي دارد را سرلوحه برنامه ريزي هاي خود كرده است. يكي اينكه در انجام صحيح پروتكل هاي احياي قلبي نهايت دقت و كيفيت را در انجام ماساژ متمركز نموده و دوم اينكه بر روي حتي يك ثانيه نيز ارزش گذاري شده و طراحي آن به گونه اي است كه در كمترين زمان تلف شده با بيمار ارتباط برقرار مي كند و اين كار را با سرعت و انعطاف پذيري بالا انجام مي دهد و در نتيجه زمينه مساعدتر براي بازگشت بيمار مي شود و همچنين اين دستگاه به سلاح هاي الكتريكي و الكترونيكي ديگري نيز متصل است كه همگي در حمايت همه جانبه قلب طراحي شده اند مثل سيستم اتومات آن و خاصيت Wireless و همچنين طراحي بالا و براي برقراري پرفيوژن بهتر. همچنين براي كاهش وزن دستگاه از اجسام سخت توخالي و همچنين آلومينيوم و در جاهايي از پلاستيك سخت استفاده شده و اجسام فلزي براي بالا بردن اطمينان رنگ عايق به آنها زده شده و دستگاه كاملا با بيمار از لحاظ الكتريكي ايزوله بوده و كليه اين طراحي ها توسط تيم مهندسي كه هر كدام گوشه اي از كار را به عهده گرفته طراحي شده است. براي قسمت الكترونيكي دستگاه ما به طراحي و پياده سازي يك مينيمم برد كم هزينه ي جديد بر اساس پردازنده هاي ATMEGA32L AVR بعنوان واحد ميكروكنترلر و (Spartan - 3 ( XCS400 - 4PQG208C به عنوان FPGA در دو لايه با نصب قطعات در دو طرف برد مي پردازيم. قرار دادن ميكرو كنترلر و FPGA در كنار هم بر روي يك برد براي اولين بار در طراحي مينيمم برد ها در اين برد صورت گرفته است و توانايي برد را چندين برابر كرده است زيرا ما با بكار بردن ميكروكنترلر در برد به نوعي توانسته ايم يك سيستم كامل و مجتمع شده را در تنها يك آي سي جا دهيم و با يك آي سي چندين ويژگي ارزشمند را به بردمان مي ا فضاييم اين ويژگي ها شامل داشتن مبدل آنالوگ به ديجيتال و مبدل ديجيتال به آنالوگ، ۳۲ كيلو بايت حافظه فلش، ۲ كيلوبايت حافظه ي SRAM ،۱۰۲۴ بايت حافظه EEPROM برد جديد ارائه شده براي كاربرد هاي مختلفي مانند دريافت داده از سنسور هاي با پورت سريال، پردازش الگوريتم هاي محاسباتي، پردازش تصوير و قابليت پياده سازي انواع الگوريتم هاي ديجيتالي و پردازش سيگنال هاي آنالوگ و غيره مي باشد. هدف از طراحي اين مينيمم برد ارائه طرحي كم هزينه و تا حد امكان كوچك و با تواناي پردازش پر سرعت و بلادرنگ سيگنال هاي ورودي در زماني بسيار كم مي باشد. ويژگي هاي مينيمم برد جديد ارائه شده بصورت زير مي باشد: برنامه ريزي دو آي سي FPGA و ميكروكنترلر روي برد بدون نياز به مدار پروگرمر جداگانه كه در اين برد ميكرو كنترلر توسط پورت USB برنامه ريزي مي شود و FPGA توسط كانكتور JTAG برنامه ريزي مي شود. از ديگر ويژگي ها طراحي منبع تغذيه برد بر اساس آي سي هاي تنظيم كننده ولتاژ با عملكرد بالا و كم هزينه بطوري كه در فضاي كوچكي از برد جاسازي شود، نصب كردن قطعات در دو طرف برد بمنظور كم كردن اندازه ي برد از جمله قطعاتي كه در لايه پاييني برد نصب شده است. شامل خازن هاي باي پس پايه هاي تغذيه ي پردازنده ي FPGA مي باشد. كه اين خازن ها دقيقا در زير اين آي سي ها نصب شده اند زير آنه تا حد امكان بايد به اين پايه ها نزديك باشند، قطعات انتخاب شده براي پياده سازي برد ارائه شده اكثرا بصورت نصب سطحي Surface Mount Devices مي باشند تا هم اندازه ي كوچكي داشته باشند و تا حد امكان هنگام نصب مي توان آنها را نزديك هم قرار داد و هم از لحاظ مشخصه الكتريكي فركانس بالا نسبت به قطعات پايه دار عملكرد بهتري دارند و اين امر براي برد هاي دو لايه بسيار حائز اهميت مي باشد استفاده از FPGA براي پياده سازي و دريافت داده ها از سنسورهاي با پورت سريال، وسايل جانبي وصل شده به برد و پردازنده ي ميكروكنترلر، استفاده از سه پورت سريال 232-RS، يك پورت سريال 2/PS براي ارتباط موس و كيبورد و پورت سريال SPI كه پروتكل آن توسط زبان VHDL بر روي FPGA پياده شده است. برد داراي حافظه هاي SDRAM به نام - MT48LC16M16A ×16 ) 4 ×4MB 256MB (و حافظه ي سريال XCF02S براي برنامه ريزي آي سي FPGA مي باشد. در نهايت برد داراي ابعادي بسيار كوچك در اندازه ي Cm 15a 10Cm× پياده شده و اين برد جديد ارائه شده از لحاظ هزينه، عملكرد، توان مصرفي، وزن و اندازه بهينه مي باشد.

خلاصه توصيف اختراع عنوان:" دستگاه سله شكن-وجينكن الكترومكانيكي و اتوماتيك محصولات كشاورزي" در مزرعه محصولات كشاورزي مانند چغندرقند، كاهو، كلم، كرفس و ...، علف هاي هرز نه تنها باعث كاهش عملكرد و كيفيت محصول مي شوند بلكه هزينه كارگري و تلفات محصول را بالا مي برند. در زراعت رديفي چغندرقند سلهشكني و وجينكاري در كشور با روش دستي انجام مي گيرد. در اين تحقيق طراحي، ساخت و ارزيابي يك نمونه سله شكن- وجينكن مجهز به فن آوري پردازش تصوير اجرا شده است. بدين صورت عمل سله شكن- وجينكني توسط دستگاه با دقت بسيار بالا و به طور اتوماتيك انجام مي شود. استپ موتور محرك تيغه، با تصاوير ارسال شده از دوربين به برد پردازنده رزبري پاي و پردازش تصاوير در رزبري پاي و گرفتن دستور از آن تحريك مي شوند. استپ موتور محرك تيغه يك چرخش 180 درجه به دور چغندرقند مي زند تا بدون صدمه زدن به بوته چغندرقند عبور كرده و بين بوته ها براي سلهشكني و وجين با زمين درگير شود. براي شبيه سازي واقعي دستگاه ساخته شده از يك زمين مصنوعي سرخود به طول 190 سانتي متر استفاده شده است. در اين زمين مصنوعي با استفاده از يك استپ موتور و برد ارديونو اين زمين مصنوعي دوار كنترل مي شود. بدين صورت با ساخت اين زمين مصنوعي عملكرد دستگاه خود را مورد بررسي قرار گرفته است و از صحت عملكرد آن اطمينان حاصل شده است.

در اين طرح هدف طراحي و پياده سازي مداري براي جلوگيري از خطر برق گرفتگي است. عملكرد اين مدار براساس مقايسه جريان رفت و برگشتي از فاز و نول در مسير برق رساني مي باشد. حال به وسيله ترانسي كه طراحي كرده ايم، اين تعادل را سنجش كرده كه اگر از ترانس جريان بيشتري با برق گرفتگي از فاز كشيده شود سبب ايجاد اختلاف ميدان بين فاز و نول در ترانس مي شود. اين اختلاف در نهايت باعث القاي ولتاژ در سيم پيچ دروني ترانس مي شود كه اين ولتاژ به آپ امپي كه به صورت تقويت كننده ولتاژ مي باشد، حال ولتاژ تقويت شده توسط آپ امپ از مقاومت عبور مي كند و ترانزيستور درايو رله را تحريك مي كند. توسط پتانسيومتر ميزان حساسيت مدار را مي توان تغيير داد به طوري كه مدار در برابر اختلاف جريان هاي مختلف فاز و نول واكنش نشان دهد. هنگام برق گرفتگي، ولتاژ بيشتر از ترانس به آپ امپ وارد شده و سپس با تقويت، ولتاژ مورد نياز براي فعال شدن ترانزيستور فراهم مي شود و سپس در پايه كلكتور ولتاژ 0v ايجاد مي شود كه به يك سر بوبين رله متصل است و سر ديگر بوبين رله توسط كليد قطع و وصل به VCC متصل است. حال پس از تحريك بوبين رله، پايه ها از حالت NC به NO تغيير وضعيت مي دهند كه در NC پايه com رله در حالتي كه بوبين تحريك نشده به پايه NC متصل است و در NO پايه com رله در حالتي كه بوبين تحريك شده به پايه NO متصل مي شود. حال يك طرف رله سيم فاز از طريق پايه com و NC به هم متصل هستند و طرف ديگر رله براي تحريك بوبين توسط ترانزيستور مي باشد و چون پايه NO يك طرف رله به زمين متصل است پس از تحريك بوبين، رله به طور دائم در حالت NO قرار مي گيرد كه اين امر سبب قطع دائم برق مي شود و زماني كه كليد در يك سر بوبين را قطع و وصل كنيم، مجددا فاز متصل شده و مدار جلوگيري از برق گرفتگي نيز به حالت آماده به كار در مي آيد.