ابزاردقیق پزشکی
زهراسادات فاطمی؛ محمدمهدی احمدی
دوره 12، شماره 3 ، آذر 1397، ، صفحه 221-234
چکیده
امروزه استفاده از ریزسامانههای قابل کاشت، برای شناسایی دقیقتر عملکرد مغز و تعامل نورونها با یکدیگر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ریزسامانهها، با بهرهگیری از الکترودهایی با ابعادی در حدود اندازهی یک نورون، قادر هستند تا عمل ثبت فعالیت یا تحریک یک نورون را با قدرت تفکیک بسیار بالایی انجام دهند. طراحی ریزسامانههای ...
بیشتر
امروزه استفاده از ریزسامانههای قابل کاشت، برای شناسایی دقیقتر عملکرد مغز و تعامل نورونها با یکدیگر، بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این ریزسامانهها، با بهرهگیری از الکترودهایی با ابعادی در حدود اندازهی یک نورون، قادر هستند تا عمل ثبت فعالیت یا تحریک یک نورون را با قدرت تفکیک بسیار بالایی انجام دهند. طراحی ریزسامانههای قابل کاشت تحریک الکتریکی، با چالشهای بسیاری روبهرو است که از آن جمله میتوان به نحوهی بازیابی توان با بازده بالا و بازیابی دادههای ارسالی با دقت بالا، اشاره کرد. در این مقاله، یک ساختار جدید برای بلوک بازیابی توان در یک ریزسامانهی تحریک الکتریکی مغز، ارائه شده است. در ریزسامانهی تحریک الکتریکی مورد نظر در این مقاله، لازم است تا دو سطح ولتاژ متفاوت تولید شود. ولتاژ اول، سطح پایینتری (8/1 وات) داشته و به عنوان منبع تغذیهی مدارهای داخلی (مانند مدارهای دیجیتال)، مورد استفاده قرار میگیرد. برای تولید این ولتاژ، از یک یکسوساز فعال استفاده شده است که با دریافت ولتاژ ورودی ۳ ولت، بازده توان 89% و افت ولتاژ ۱۵۰ میلیولت را دارد. ولتاژ دوم، که سطح بالاتری داشته و متغیر میباشد، توان لازم برای منابع جریان تحریککننده را تامین میکند. برای تولید این ولتاژ، از یک یکسوساز فعال کنترل شونده با فاز، استفاده میشود که ولتاژ خروجی آن، متناسب با میزان جریان تحریک، در بازهی ۸/۱ تا 5/2 ولت تغییر کرده و از این طریق، اتلاف توان در منابع جریان تحریک را کاهش و بازده سیستم تحریک را در مواردی تا حدود ۵۰% افزایش میدهد. همچنین در این مقاله، یک مدار دمدولاتور دامنه، جهت بازیابی دادههای ارسالی از خارج بدن و یک مدار برای بازیابی پالس ساعت مورد نیاز برای عملکرد ریزسامانهی تحریکی، طراحی شده و نتایج شبیهسازی آنها ارائه شده است. مدار دمدولاتور داده، قادر است تا دادهها را از ولتاژ ورودی با دامنهی ۳ تا ۵ ولت و با ضریب مدولاسیون متغیر بین ۵ تا ۲۵ درصد، استخراج کند.
ابزاردقیق پزشکی
فرناز فهیمی هنزایی؛ محمدمهدی احمدی
دوره 12، شماره 2 ، شهریور 1397، ، صفحه 147-159
چکیده
در این مقاله، طراحی و شبیهسازی یک کنترل کنندهی دیجیتال برای استفاده در یک سیستم تحریک الکتریکی قابل کاشت در مغز ارائه شده است. کنترل کنندهی دیجیتال ارائه شده در این مقاله، دارای قابلیت تولید پالسهای تحریک مربعی با امکان برنامهریزی مقادیر عرض پالس، دامنهی پالس، تک فازی یا دو فازی بودن و تقدم فاز کاتدی بر آندی یا برعکس ...
بیشتر
در این مقاله، طراحی و شبیهسازی یک کنترل کنندهی دیجیتال برای استفاده در یک سیستم تحریک الکتریکی قابل کاشت در مغز ارائه شده است. کنترل کنندهی دیجیتال ارائه شده در این مقاله، دارای قابلیت تولید پالسهای تحریک مربعی با امکان برنامهریزی مقادیر عرض پالس، دامنهی پالس، تک فازی یا دو فازی بودن و تقدم فاز کاتدی بر آندی یا برعکس (در صورت دو فازی بودن آن) میباشد. همچنین، در این سیستم امکان کنترل 16 سایت تحریک و تحریک 4 تا از آنها به طور همزمان فراهم شده است. عرض پالسهای تحریک، بین 4 میکروثانیه تا 4 میلیثانیه و فاصلهی میان دو فاز، بین 4 تا 512 میکروثانیه قابل برنامهریزی است. همچنین، دامنهی پالسها میتواند مقادیری بین 4 میکروآمپر تا 1 میلیآمپر را اختیار کند. کنترل هر 4 سایت از 16 سایت موجود، توسط یک واحد تحریک کنندهی محلی (LDC) صورت میگیرد که دادههای خود را از واحد کنترل کنندهی سراسری (GDC) دریافت مینماید. صحت عملکرد کدهای VHDL مدار طراحی شده، ابتدا روی یک برد FPGA بررسی و سپس تراشهی ASIC آن با تکنولوژی CMOS 18/0 میکرومتر جانمایی گشته است. ابعاد هر یک از بخشهای تحریک کنندهی محلی در تراشهی طراحی شده برابر با 160/19 میکرومترمربع و ابعاد بخش تحریک کنندهی سراسری برابر با 246/4 میکرومترمربع میباشد. همچنین توان مصرفی بخشهای کنترل کنندههای محلی و سراسری به ترتیب برابر 12 و 2/8 میکرووات میباشد. به منظور سهولت در ارسال پارامترهای سیگنالهای تحریک توسط کاربر، یک واسط گرافیکی در محیط نرمافزار MATLAB طراحی شده است، که با ارسال متناوب دستور تولید پالس توسط آن، میتوان فرکانس پالسها و یا تعداد و فاصلهی آنها را در یک قطار پالس تحریکی برنامهریزی کرد.
ابزاردقیق پزشکی
رضا حسینی آراء؛ امیرحسین کرمرضایی؛ علی مختاریان
دوره 12، شماره 1 ، خرداد 1397، ، صفحه 41-49
چکیده
در این پژوهش، یک نانو زیستحسگر سیلیکونی بر پایهی مدل مکانیک محیطهای پیوستهی اصلاح شدهی تیر اویلر-برنولی ارائه شده است. اساس کار این نانوحسگر ارتعاشی یک سر گیردار، محاسبهی تغییر فرکانس تشدید به دلیل جذب سطحی ذرات بسیار کوچک مانند ویروسها و باکتریها میباشد. برای این منظور، سطح نانو زیستحسگرها را به یک مادهی بیولوژیک ...
بیشتر
در این پژوهش، یک نانو زیستحسگر سیلیکونی بر پایهی مدل مکانیک محیطهای پیوستهی اصلاح شدهی تیر اویلر-برنولی ارائه شده است. اساس کار این نانوحسگر ارتعاشی یک سر گیردار، محاسبهی تغییر فرکانس تشدید به دلیل جذب سطحی ذرات بسیار کوچک مانند ویروسها و باکتریها میباشد. برای این منظور، سطح نانو زیستحسگرها را به یک مادهی بیولوژیک مانند میوسین به عنوان لایهی جاذب آغشته میکنند. در بیشتر تحقیقهای انجام شده، از اثرهای جرم و سختی این لایهی جاذب و همچنین اثرهای غیرموضعی، چشمپوشی شده است. در حالی که این عوامل نقش زیادی در تغییر فرکانس تشدید و دقت نانو زیستحسگرهای مکانیکی در ابعاد نانو دارند. در این پژوهش با محاسبهی تمام اثرهای یاد شده، به بررسی و تحلیل دقیق یک نانو زیستحسگر سیلیکونی با پوشش کامل لایهی جاذب میوسین پرداخته شده است. نتایج به دست آمده نشان میدهد که محاسبهی اثرهای غیرموضعی باعث کاهش فرکانس ارتعاشی نانوحسگر میشود و این اثر در مقیاس نانو قابل چشمپوشی نمیباشد. همچنین مشاهده گردید که در نظر گرفتن اثرهای جرم و سختی لایهی جاذب، به تنهایی پاسخ دقیقی به همراه ندارد، بلکه برایند هر دو اثر باید لحاظ شود. در واقع در نظر گرفتن همزمان این اثرها، باعث کاهش فرکانس تشدید نانوحسگر میگردد که این مساله میتواند در طراحی و تحلیل نانو زیستحسگرهای سیلیکونی مکانیکی و افزایش دقت تشخیص آنها بسیار مفید باشد. همچنین به منظور اعتبارسنجی پژوهش، نتایج عددی به دست آمده با نتایج پژوهشهای دیگر در حالت پوشش کامل لایهی جاذب میوسین مقایسه گردید که تطابق کامل با آن را نشان داد.
ابزاردقیق پزشکی
محمد سعید زارع دهآبادی؛ مهران جاهد
دوره 10، شماره 3 ، مهر 1395، ، صفحه 231-244
چکیده
شبکههای حسگر بیسیم بدنی، مجموعهای از حسگرهای حیاتی برای مشاهدة وضعیت سلامت بیماران از راه دور هستند. تشخیص و تمایز وضعیتهای غیرعادی، شامل خطای حسگرها یا وضعیتهای اضطراری، علاوهبر رفع نیاز دائمی به متخصص، میتواند باعث کاهش نرخ هشدارهای نادرست شود. در این پژوهش، برای تشخیص و تمایز وضعیتهای غیرعادی، روشی تکمتغیره، بدون ...
بیشتر
شبکههای حسگر بیسیم بدنی، مجموعهای از حسگرهای حیاتی برای مشاهدة وضعیت سلامت بیماران از راه دور هستند. تشخیص و تمایز وضعیتهای غیرعادی، شامل خطای حسگرها یا وضعیتهای اضطراری، علاوهبر رفع نیاز دائمی به متخصص، میتواند باعث کاهش نرخ هشدارهای نادرست شود. در این پژوهش، برای تشخیص و تمایز وضعیتهای غیرعادی، روشی تکمتغیره، بدون سرپرست و بیدرنگ با قابلیت پیادهسازی سختافزاری آسان، ارائه شده و همچنین روشی جدید برای تصحیح خطاهای گذرا پیشنهاد شده است. روش پیشنهادی، سریعتر از روشهای موجود در پژوهشهای پیشین عمل میکند و دقت آن بهطور کامل قابلمقایسه با روشهای موجود است. شبیهسازی روش پیشنهادی روی مجموعه دادههای اینترنتی انجام شده است و نتایج حاصل از آن با روشهای موجود، مقایسه شدهاند. همچنین برای ارزیابی و اعتبارسنجی نهایی روش پیشنهادی، از دادههای ثبتشده در یک آزمایش واقعی استفاده شده است، که نتایج آن بر عملکرد مناسب روش پیشنهادی در تشخیص وضعیتهای غیرعادی و تصحیح خطاهای گذرا تأکید میکند.
ابزاردقیق پزشکی
رسول باغبانی؛ محمد حسن مرادی
دوره 10، شماره 2 ، شهریور 1395، ، صفحه 149-160
چکیده
در این مقاله، ایدة جدیدی برای طراحی سنسور بیوامپدانس الکتریکی مناسب و به شکل فورسپس نمونهبرداری برای اندازهگیری خواص الکتریکی، یعنی رسانندگی و گذردهی بافتهای داخلی بدن، پیشنهاد شده است. برای طراحی آن، ابتدا رابطة خواص الکتریکی بافت با جریان و ولتاژ در بافت گوهشکل داخل دهانة فورسپس بیوامپدانس، با تعیین پاسخ معادلة ...
بیشتر
در این مقاله، ایدة جدیدی برای طراحی سنسور بیوامپدانس الکتریکی مناسب و به شکل فورسپس نمونهبرداری برای اندازهگیری خواص الکتریکی، یعنی رسانندگی و گذردهی بافتهای داخلی بدن، پیشنهاد شده است. برای طراحی آن، ابتدا رابطة خواص الکتریکی بافت با جریان و ولتاژ در بافت گوهشکل داخل دهانة فورسپس بیوامپدانس، با تعیین پاسخ معادلة لاپلاس به روش منابع جریان تصویر، بهدست آمد. سپس برای ارزیابی فورسپس بیوامپدانس طراحیشده، مدلسازی به روش المان محدود و با استفاده از دادههای تجربی بهدست آمده برای بافتهای مختلف توسط محققین، انجام شد. نتایج مدلسازی نشان داد که ولتاژ بهدستآمده برای تمام نقاط بافت داخل دهانة فورسپس بیوامپدانس در فرکانسهای مختلف 50 هرتز تا 5 مگاهرتز، با مقادیر بهدستآمده به روش تحلیلی مطابقت دارد. در ادامه برای بررسی تأثیر زاویة دهانة فورسپس، اندازهگیریها بهازای زوایای مختلف دهانة فورسپس انجام شد و مشخص شد که هر چقدر زاویة دهانه کوچکتر باشد، اندازهگیری دقیقتر خواهد بود. اندازهگیریها با تغییر حجم و شکل بافت نیز انجام شدند و مشخص شد که فورسپس بیوامپدانس طراحیشده، حساسیتی به تغییر حجم و شکل بافت نداشته و مقاوم است. برای تأیید عملی، با ساخت آزمایشگاهی فورسپس بیوامپدانس و استفاده از امپدانسآنالایزر، رسانندگی محلول سالین در پهنای باند فرکانسی 50 کیلوهرتز تا 1 مگاهرتز و در غلظتهای مختلف اندازهگیری شد. برای بررسی صحت مقادیر اندازهگیری شده، روش واندرپو پیادهسازی شد و رسانندگی الکتریکی محلول سالین، دوباره با این روش اندازهگیری شد. نتایج، نشاندهندة صحت اندازهگیری رسانندگی محلول سالین با فورسپس بیوامپدانس پیشنهادی بود. از ویژگیهای این فورسپس بیوامپدانس، میتوان به قابلیت اندازهگیری غیرتهاجمی خواص الکتریکی بافتهای داخل بدن در مدت زمان کوتاه و ثابت نگهداشتن بافت هنگام اندازهگیری اشاره کرد.