نوع مقاله: مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)

2 استاد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)

3 دانشیار پژوهشکده فناوری‌های نو، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)

4 استادیار پژوهشکده فناوری‌های نو، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)

5 دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)

10.22041/ijbme.2013.13131

چکیده

یکی از شیوه‌های غلبه بر مشکل ناباروری زوجین، لقاح مصنوعی (IVF) است. در این فرایند مهمترین بخش برخورد سوزن با سلول است، به طوری که اگر نیروی برخورد بیش از چند میلی نیوتن باشد دیوارة تخمک صدمه می‌بیند و فرایند تزریق ناموفق خواهد بود. از آنجایی که فرایند آماده‌سازی تخمک و اسپرم هزینه‌بر است، فراهم کردن بستری برای انجام تزریق بدون اشتباه امری اجتناب‌ناپذیر است. هدف این مقاله طراحی یک سیستم هپتیکی با محیط واقعیت مجازی به منظور آموزش کاربران برای انجام عملیات لقاح مصنوعی است. در این تحقیق، برای شبیه‌سازی نیروی تزریق از مدل نیرویی نقطه بار و برای شبیه‌سازی تغییر شکل سلول انعطاف‌پذیر، از مدل جرم و فنر استفاده شد. در نهایت با استفاده از یک واسط هپتیکی و محیط گرافیکی ایجاد شده عملیات تزریق شبیه‌سازی شده است. همچنین با استفاده از آزمایش تجربی و ثبت نیرو، صحت عملکرد این شبیه‌سازی تأیید شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Implementation of a Haptic System for Simulation of In Vitro Fertilization (IVF)

نویسندگان [English]

  • Yaser Rezaei Moghaddam 1
  • Seyed Mehdi Rezaei 2
  • Mahnaz Shamshirsaz 3
  • Mohammad Zareinejad 4
  • Mohammad Reza Dehghan 5

1 M.Sc student of Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology

2 Professor of Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology

3 Associate Professor of New Technologies Research Center, Amirkabir University of Technology

4 Assistant Professor of New Technologies Research Center, Amirkabir University of Technology

5 Ph.D student of Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology

چکیده [English]

In vitro fertilization (IVF) is a solution to overcome the problem of infertility of couples .Lately with the development of technology and using robotic systems, telesurgery systems are used in order to increase the accuracy, better control of needle movement and preventing injury to the ovum cell while injection in IVF. To provide better control of injection, haptic systems are used. In this study, a haptic system is designed with virtual reality environment in order to perform In vitro fertilization. For modeling of injection force, point-load model is utilized. A mass-spring model is used to simulate cell deformation during insertion. Simulation results have a good conformity with related researches.

کلیدواژه‌ها [English]

  • mass-spring model
  • haptic systems
  • virtual reality
  • in vitro fertilization (IVF)

[1]     Flückiger M., Cell Membrabe Mechabical Modeling For Microrobptic Manipulation; Swiss Federal Institute Of Technology Zuich, 2009; pp. 15-49.

[2]     Sun Y., Wan K.T., Roberts K.P., Bischof J.C., Nelson B.J, Mechanical Property Characterization of Mouse Zona Pellucida; IEEE, Transactions On Nanobioscience, 2003; 2(4): 279-286.

[3]     Abbasi A.A., AHMADIAN M.T., Vossoughi G.R., Deformation Prediction Of Mouse Embryos In Cell Injection Experiment By A Feed Forward Artificial Neural Network; Proceedings of the ASME 2011 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference IDETC/CIE, 2011.

[4]     Mizokami A., Abe N., Kinoshita Y., Simulation of ICSI Procedure using Virtual Haptic Feedback Model; IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering, 2007

[5]     Ladjal H., Hanus J.L., Ferreira A., Methodologies of Dynamic Cell Injection Techniques Using FEM­Biomechanical Modeling; IEEE/RAS-EMBS International Conferenceon Biomedical Robotics and Biomechatronics, 2008.

[6]     Nasiri Sarvi M., Ahmadian M.T., Application Of A New Spherical Super Element In Predicting The  Deformation Of Biological Cells In Microinjection; Proceedings of the ASME  International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference, Washington, 2011.

[7]     Ladjal H., Hanus J.L., Reality-Based Real-Time Cell Indentation Simulator; IEEE/ASME RANSACTIONS ON MECHATRONICS.

[8]     http://www.chai3d.org/download.html

[9]     Meier U., L´opez O., Monserrat C., M.C.Juan, M.Alca˜niz, Real-time deformable models for surgery simulation: a survey; Computer Methods and Programs in Biomedicine, 2005; 77: 183-197.

[10] Martin S., Hillier N., Characterisation of the Novint Falcon Haptic Device for Application as a Robot Manipulator; Australasian Conference on Robotics and Automation (ACRA), 2009; pp.2-4.

[11] Hnez P.J., Thomas F., Torras C., 3D Collision Detection: a survey; Computers & Graphics, Technical Section, 2001; pp. 269-285.

[12]http://www.nonpolynomial.com/2008/03/25/everything-i-know-about-the-novint-falconas-of-march-2008/