%37تخفیف

طراحیوساختدستگاههشداردهندهجاماندنوسایلپزشکیدربدنبیماربعدازعمل(دستگاهجراحیایمن)

تعداد 120 صفحه  درword

کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک (M.Sc)

 گرایش ساخت و تولید

طراحیوساختدستگاههشداردهندهجاماندنوسایلپزشکیدربدنبیماربعدازعمل(دستگاهجراحیایمن)

 

 

چکیده فارسی

جا ماندن وسایل جراحی در بدن بیماران یکی از خطراتی است که ممکن است در هر عمل جراحی روی دهد. تنهادرکشورآمریکادرهر 15000 عملجراحییکموردجاگذاشتنوسایلجراحیدربدنبیمارگزارش می­شود و باتوجه بهاینکه هر روز 8000 عملجراحیدر آمریکا صورتمی­گیرد،یعنیهردوروزیکبیمارقربانیستودرسال 180 نفر از این مشکل رنج می­برند. حال می­توان این مقدار را به کل کشورها تعمیم داد.

با در نظر گرفتن خطرات این اشتباه بود که ایده اولیه طراحی و ساخت دستگاهی که بتواند از خطر جا ماندن وسایل پزشکی در بدن بیمار جلوگیری کند ایجاد شد. در طراحی و ساخت این دستگاه سعی شده است تا حد امکان کاربرد آن راحت و بدون نیاز به دوره آموزشی خاصی باشد. ابتدا روی وسایل جراحی ای که به اتاق عمل برده می­شوند برچسب های بارکد دار مخصوص را زده تا هر وسیله ای در اتاق عمل قابل شناسایی باشد، سپس  با اسکن نمودن این وسایل روی صفحه میز جراحی (قبل و در حین عمل) و درون سطل زباله دستگاه و پردازش اطلاعاتِ ارسالی از این دو در مرکز کنترل دستگاه، خروجی های متناسب (چراغ سبز که شناسایی و حضور داشتن وسیله را اعلام می دارد و چراغ قرمز که مفقود شدن وسیله را هشدار می دهد) را نمایش می دهد. عمل پویش هر دو دقیقه یکبار انجام می­گیرد تا بتواند اطلاعات را به صورت لحظه ای به پرستار ارائه بدهد.

مزایای استفاده از بارکدهای QR مورد استفاده در این دستگاه اعم از میکروب زدایی، سهولت تولید و استفاده، کم هزینه بودن و .. در متن پایان نامه آورده شده است. همچنین نتایج حاصل از چندین آزمایش صورت گرفته و رفع ایرادات دستگاه در فصل آخر متن ذکر گردیده است.

فهرست مطالب

فهرست علامت ها و نشانه ها.. د

فهرست جدول ها.. و

فهرست شکل ها.. ز

فصلاول.. 1

1مقدمهوپیشینهپژوهش.. 1

1-2مقدمه   2

1-3موادهوشمند.. 2

1-3-1موادمگنتوستریکتیو.. 3

1-4ترفنل-دی   6

1-4-1اصولاندازه‌گیرینیروبرپایهاثرویلاری.. 8

1-5پیشینهپژوهش.. 8

1-6انگیزهپژوهش.. 25

1-6-1روندارائهمطالب.. 26

فصلدوم.. 28

2روابطحاکموتئوری‌هایموجود.. 28

2-1فیزیکحاکم   29

2-1-1تنشوکرنش.. 29

2-1-2کوپلینگمغناطیسیمکانیکی.. 33

2-2نوسانگر   34

2-3ارتعاشاتسینوسی.. 38

2-4حداکثروزنسنسور.. 40

فصلسوم.. 43

3مدل‌سازیوشبیه‌سازی.. 43

3-1مکانیزمعملکردسنسورهاینیرویمگنتوستریکتیوموجود.. 44

3-2مدل‌سازیمغناطیسیمکانیکیترفنل-دی.. 44

3-3نتایجشبیه‌سازی.. 46

فصلچهارم.. 49

4طراحیوساختسنسور.. 49

4-1طراحیمکانیکیودینامیکی.. 50

4-1-1اثرپیشباربرعملکردسنسورنیرو.. 50

4-1-2بررسیفرکانسطبیعیترفنل-دی.. 53

4-1-3طراحیقفسه.. 54

4-2طراحیالکتریکی.. 58

4-2-1طراحیکویلتحریک.. 59

4-2-2تعداددورسیمکویل.. 63

4-2-3طراحیکویلبرداشت.. 66

4-2-4نویزحرارتیکویل.. 70

4-2-5پاسخفرکانسیکویلبرداشت.. 71

4-2-6طراحیمکانیکیبدنهسنسور.. 74

4-2-7طراحیدرپوش‌هایبالاوپایین.. 76

4-3طراحیمغناطیسی.. 79

فصلپنجم.. 89

5آزمایش‌هاینهایی.. 89

5-1طراحیسازهآزمایش.. 90

5-2سنسورنیرو   91

5-3آزمایشسنسورنیرویدینامیکی.. 91

5-3-1آزمایشدرحالتسنسورنیرو.. 92

5-3-2آزمایشدرحالتسنسورشتاب.. 97

فصلششم.. 102

6نتیجه‌گیریوپیشنهادات.. 102

6-1نتیجه‌گیری   103

6-2پیشنهادات   105

مراجع   107

فهرست علامت ها و نشانه ها

شرح

واحد

نماد

مساحت تنش کششی برای میله رزوه شده

سطح مقطع سیم

قطر هسته کویل

m

قطر میانگین کویل

m

ضریب هندسی کویل

1

ثابت بولتزمن

طول هسته کویل

m

طول هسته کویل

m

مقاومت dc کویل

ولتاژ نویز حرارتی

v

ضریب گذردهی مغناطیسی خلاء

ضریب  نسبی گذردهی مغناطیسی

1

گذردهی مشهود مغناطیسی

1

شعاع داخلی کویل

m

شعاع خارجی کویل

m

قطر داخلی بدنه سنسور

m

قطر خارجی بدنه سنسور

m

قطر سیم کویل

m

باند فرکانسی

Hz

سطح مقطع

A

چگالی شار مغناطیسی

T

B

ضریب مغناطیس زدایی هسته

1

D*

مدول الاستیک ( مدول یانگ)

Pa

E

فرکانس

Hz

f

میدان مغناطیسی

H

جریان الکتریکی

A

I

چگالی جریان الکتریکی

سفتی ماده

k

طول

m

l

جرم

kg

m

تعداد دور

1

N

رلوکتانس مغناطیسی

دمای مطلق

K

T

زمان

s

t

نسبت شعاع بیرونی به شعاع درونی کویل

1

نسبت طول هسته به قطر داخلی کویل

1

چگالی سیم کویل

نسبت شعاع داخلی کویل به شعاع هسته

1

ضریب پرشدگی سیم کویل

1

λ

مقاومت ویژه سیم

چگالی ماده

تنش در بدنه سنسور

شار مغناطیسی

wb

فهرست جدول ها

جدول‏2‑1نمایشمؤلفه‌هایتنسورتنشبا 6 مؤلفهبرداری.. 30

جدول‏3‑1تغییراتچگالیشارمغناطیسیدراثراعمالنیروی 100 نیوتندرجریان‌هایتحریکمتفاوت   47

جدول‏4‑1اثرپیشباربرحساسیتسنسور[20] 50

جدول‏4‑2طراحیکویلتحریک.. 65

جدول‏4‑3طراحیضخامتدیوارهبدنهسنسور.. 76

جدول‏4‑4محاسبهچگالیشارمغناطیسیدرالمان‌هایمدارمغناطیسیسنسور.. 88

               فهرست شکل ها

شکل‏1‑1 مکانیزمعملکردمادهمگنتوستریکتیو[2] 4

شکل‏1‑2 نمودارپروانه‌ایمادهمگنتوستریکتیو[2] 4

شکل‏1‑3 روابطمغناطیسیمکانیکیکوپلشدهدرمادهمگنتوستریکتیو.. 5

شکل‏1‑4 ساختارکریستالیترفنل-دیوجهاتکریستالوگرافی[4] 7

شکل‏1‑5 نمودارB-Hوشماتیکساختارسنسورسیکرشروهافمن [5] 9

شکل‏1‑6 ساختارسنسورکلینکهواوراس[5] 10

شکل‏1‑7 ساختارسنسوربینکوفسکی. راستنمونهفریتیوچپنمونهحلقه‌ای[6] 11

شکل‏1‑8 ساختارسنسورکرنشسنجباوندیستل[7] 11

شکل‏1‑9 . شماتیکمدولاسیونفرکانسدریکسنسورلایه‌ای[8] 12

شکل‏1‑10  شماتیکسنسورهیبریدبااستفادهازمدولاسیونفرکانس[9] 13

شکل‏1‑11  دوکویلسریباجهتپیچشمخالف[10] 14

شکل‏1‑12  مسیرشارمغناطیسی[10] 15

شکل‏1‑13  تغییرمدولالاستیکآلیاژنیکلآهنبرحسبدما[10] 15

شکل‏1‑14 . تغییراندوکتانسآلیاژنیکلآهنبرحسبدما[10] 16

شکل‏1‑15 . ساختاریکسنسورنیروبااستفادهازمادهمگنتوستریکتیو[13] 18

شکل‏1‑16  اجزایسنسورهویفانگشاملکویل‌هایتحریکوبرداشت،ترفنل-دی،حلقهضدزنگ،فنرهایبشقابی،سنسوراثرهالومکانیزماعمالنیرو [14] 19

شکل‏1‑17 . تغییراتولتاژخروجیسنسوراثرهالدربارگذاریاستاتیکرادرمیدان‌هایمختلفمغناطیسی[14] 20

شکل‏1‑18 . ولتاژخروجیکویلبرداشتدربارگذاریدینامیکیدرمیدان‌هایمختلفمغناطیسی[14] 20

شکل‏1‑19  . ولتاژخروجیسنسوراثرهالتحتپیشبارهایمتفاوت[14] 21

شکل‏1‑20. ولتاژخروجیسنسورباترفنل-دیبهطول‌های25و44mm[14] 22

شکل‏1‑21 . ولتاژخروجیسنسورتحتبارسینوسی5Nدرفرکانس‌هایمتفاوت[14] 22

شکل‏1‑22شماتیکمکانیزمعملکردطرحشیمادا[16] 23

شکل‏1‑23استفادهازفلزشیشهایحجیمدرهستهترانسفورماتربهعنوانسنسورنیرو[15] 24

شکل‏1‑24ولتاژکویلبرداشتبرایترکیباتمختلففلزشیشهایحجیم[15] 24

شکل‏2‑1 المانحجمیمادهمگنتوستریکتیوتحتتنش.. 29

شکل‏2‑2طرحکلیآزمایشارتعاشیبااستفادهازنوسانگر[18] 35

شکل‏2‑3اجزایتشکیل‌دهندهنوسانگر[18] 36

شکل‏2‑4 نمودارشتابفرکانسوجابجاییبرایارتعاشاتسینوسی[18] 39

شکل‏2‑5 اجزاینوسانگر 4808 مورداستفادهدراینپایان‌نامه[19] 40

شکل‏2‑6 نمودارحداکثرجرممجازدرفرکانس‌هایمختلف.. 42

شکل‏3‑1ساختارکلیسنسورهایمگنتوستریکتیو 1- میلهاعمالنیرو. 2-فنربشقابیمربوطبهاعمالپیشبار. 3-ترفنل-دی. 4-کویلتحریک. 5- سازهسنسورومسیربرگشتمغناطیسی. 6-کویلبرداشت.. 44

شکل‏3‑2 ساختارمدلمغناطیسیمکانیکیمادهمگنتوستریکتیو.. 45

شکل‏3‑3 مدلیکچهارمسنسورشبیه‌سازیشده.. 47

شکل‏3‑4 نتایجشبیهسازی. تغییرچگالیشارمغناطیسیدرونترفنل-دیدراثراعمالنیرو   48

شکل‏4‑1 محلتعادلمادهمگنتوستریکتیودرحالتسنسور.. 51

شکل‏4‑2 ساختارکلیسنسورابداعی. 1- میلهاعمالنیرو. 2- قفسه 3- پیچاستقرار 4-کوپلرمغناطیسیومکانیکی . 5-ترفنل-دی(مادههوشمند). 6-کویلبرداشت. 7- سازهسنسورومسیربرگشتمغناطیسی. 8-تکیه‌گاههایکوپلر. 9-کویلتحریک   52

شکل‏4‑3 شکست‌هایخستگیبرایتنش‌هایمیانگیندردوناحیهکششوفشار[21] 53

شکل‏4‑4. شبیه‌سازیکامپیوتریترفنل-دیواستخراجفرکانستشدید.. 55

شکل‏4‑5 نمودارجابجایی- نیروبرایقفسهباضخامت 2 میلی‌متر.. 56

شکل‏4‑6 نمودارجابجایی- نیروبرایقفسهباضخامت 2.5 میلی‌متر.. 57

شکل‏4‑7 نمودارجابجایی- نیروبرایقفسهباضخامت 3 میلی‌متر.. 57

شکل‏4‑8 نتایجشبیه‌سازیتنشوجابجاییقفسهدرتحتنیروی 100 نیوتن.. 58

شکل‏4‑9 . ضریبپرشدگیسیمبامقطعدایرهدردوطرحچینش [24] 60

شکل‏4‑10 الف.هندسهکلیکویلتحریکب. مقادیرضریبهندسیکویل.. 62

شکل‏4‑11 مقادیرضریبهندسیکویلبرای . 63

شکل‏4‑12 تغییرمقاومتکویلتحریکبرحسبتعداددورسیم.. 65

شکل‏4‑13 . نمودارB-Hترفنل-دی[27] 68

شکل‏4‑14 ابعادهندسیکویلبرداشت.. 68

شکل‏4‑15مقاومتکویلبرداشتبرحسبتعداددورسیم‌پیچ.. 69

شکل‏4‑16 نمونه‌ایازکاهشنویزحرارتیباافزایشفرکانس[23] 71

شکل‏4‑17 مدارمعادلکویلبرداشت[23] 72

شکل‏4‑18 پاسخفرکانسیکویلبرداشتنسبتبهفرکانستشدید[23] 73

شکل‏4‑19 اندازه‌هایرزوهاتصالبدنهبهدرپوشپایین.. 75

شکل‏4‑20 محلاتصالدرپوشبالابهبدنهتوسطپیچ.. 77

شکل‏4‑21 شبیه‌سازیمکانیکیدرپوشبالا.. 77

شکل‏4‑22 محلاتصالدرپوشپایینبهبدنهتوسطرزوهخارجیدرپوش.. 78

شکل‏4‑23 شبیه‌سازیمکانیکیدرپوشپایین.. 78

شکل‏4‑24 طرحاولیهکوپلرمگنتومکانیکی.. 79

شکل‏4‑25  شبیه‌سازیمکانیکیطرحاولیهکوپلرمگنتومکانیکی.. 80

شکل‏4‑26 شبیه‌سازیمغناطیسیطرحاولیهکوپلرمگنتومکانیکی- مقداروجهتچگالیشارمغناطیسی.. 80

شکل‏4‑27  طرحدومکوپلرمگنتومکانیکی.. 81

شکل‏4‑28 شبیه‌سازیمکانیکیطرحدومکوپلرمگنتومکانیکی.. 81

شکل‏4‑29 شبیه‌سازیمغناطیسیطرحدومکوپلرمگنتومکانیکی- مقداروجهتچگالیشارمغناطیسی   82

شکل‏4‑30  شبیه‌سازیمکانیکیطرحسومکوپلرمگنتومکانیکی.. 82

شکل‏4‑31  شبیه‌سازیمغناطیسیطرحسومکوپلرمگنتومکانیکی- مقداروجهتچگالیشارمغناطیسی   83

شکل‏4‑32 شبیه‌سازیمکانیکیطرحچهارمکوپلرمگنتومکانیکی.. 83

شکل‏4‑33  شبیه‌سازیمغناطیسیطرحچهارمکوپلرمگنتومکانیکی- مقداروجهتچگالیشارمغناطیسی.. 84

شکل‏4‑34 الف. اجزایسنسوردینامیکیطراحی‌شدهب.مسیرشارمغناطیسی.. 86

شکل‏4‑35  تقسیمکوپلرمگنتومکانیکیبه 3 قسمتباتوجهبههندسهآن.. 86

شکل‏4‑36 مدارمعادلالکتریکیمدارمغناطیسی.. 87

شکل‏5‑1 سازهآزمایشسنسورنیرویدینامیکی.. 90

شکل‏5‑2 سنسورنیرویدینامیکیساخته‌شده.. 91

شکل‏5‑3 شیوهمستقرکردنسنسورونوسانگرمتناسبباسازهآزمایش.. 92

شکل‏5‑4ولتاژالقاشدهدرفرکانس2kHzونیروی10N.. 93

شکل‏5‑5ولتاژالقاشدهدرفرکانس2kHzونیروی50N.. 93

شکل‏5‑6 ولتاژالقاشدهدرفرکانس2kHzونیروی70N.. 94

شکل‏5‑7تغییرولتاژالقاشدهدراثراعمالنیرودرفرکانس‌هایمختلفدرجریانتحریک0.5A   94

شکل‏5‑8تغییرولتاژالقاشدهدراثراعمالنیرودرفرکانس‌هایمختلفدرجریانتحریک1A   95

شکل‏5‑9 ولتاژالقاشدهبرحسبفرکانسنیرویاعمالیدرنیروهایمتفاوتوجریانکویل0.5A   95

شکل‏5‑10ولتاژالقاشدهبرحسبفرکانسنیرویاعمالیدرنیروهایمتفاوتوجریانکویل1A   96

شکل‏5‑11 تغییرمدولالاستیکترفنل-دیبرحسبمیدانمغناطیسیاعمالی[28] 97

شکل‏5‑12 اتصالسنسوربهنوسانگردرحالتآزمایشسنسورشتاب.. 98

شکل‏5‑13 ولتاژالقاشدهدرفرکانس1kHzوشتاب1g. 98

شکل‏5‑14ولتاژالقاشدهدرفرکانس1kHzوشتاب2g. 99

شکل‏5‑15ولتاژالقاشدهدرفرکانس1kHzوشتاب4g. 99

شکل‏5‑16 ولتاژالقاشدهبهکویلبرحسبشتابدرجریانتحریک0.5A.. 100

شکل‏5‑17 ولتاژالقاشدهبهکویلبرحسبشتابدرجریانتحریک1A.. 100

شکل‏5‑18ولتاژالقاشدهبهکویلبرحسبشتابدرجریانتحریک2A.. 101

2 دیدگاه برای طراحیوساختدستگاههشداردهندهجاماندنوسایلپزشکیدربدنبیماربعدازعمل(دستگاهجراحیایمن)

  1. lamotrigine kopenr

    Regards for sharing this excellent websites. nimotop prijs in Marokko

  2. dove posso comprare mycelexr

    Many thanks really helpful. Will certainly share website with my buddies. amlodipine en línea sin necesidad de receta en Buenos Aires

دیدگاه خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo