PDF متن کامل روش

مدل سازي سيستم مكانيكي تزريق خودكار داخل عروق وريدي بدن

 رگ هاي وريدي مناسب ترين رگ ها براي تزريق هستند. با توجه به اينكه موقعيت رگ در بدن به صورت فضايي است، بنابراين بايد براي شناسايي متغيرهاي موثر در تزريق خودكار داخل عروق وريدي و تعيين درجات آزادي سيستم مكانيكي مورد نظر، حركت هاي لازم سوزن براي قرار گرفتن در مركز رگ، مشخص شوند. در اين تحقيق حركت هاي لازم، شناسايي شده و پس از آن مدل اوليه سيستم مكانيكي مورد نياز براي ارضاي حركت هاي لازم در نظر گرفته مي شود. سپس سيستم مكانيكي، با استفاده از نرم افزار SolidWorks مدل سازي مي شود.
   در حـال حـاضـر عـمـل رگ‌گـيـري و تـزريـق داخــل عروق توسط نيروي انساني و بر اسـاس تجـربه و مهارت شخص و آشنايي با آناتومي بدن و خصوصيات رگ انجام مي شود. در بعضي از شرايط، به دليل عدم مشاهده دقيق رگ از روي پوست، انجام اين عمل با مشكل مواجه شده و رگ گـيـري، از روش سـعـي و خـطـا امـكـان‌پـذير اسـت مـانـنـد رگ‌ گـيـري از نوزادان، افراد چاق، ســــالــمــنـــــدان و افــــرادي كــــه مــــدت زيــــادي در بـيـمـارسـتـان بـسـتــري بـوده و به طور مداوم رگ گيري مي شوند.
   بـــه كـــار بــردن روش سـعــي و خـطــا جـهــت رگ گـيـري، عـلاوه بـر اذيت شدن بيمـار، باعث طـولانـي شـدن زمــان  رگ‌يـابـي و نـهـايـتـا تـزريق مي شود. در شرايط عـادي بيمـار، اين امر مشكل حادي را ايجـاد نكرده و فقـط امـكان صدمه زدن به ديـــواره رگ و يــا پــاره شــدن و مـتـــورم شــدن آن مـي شود، كه نهايتا با گذشت زمان ،عيب ايجاد شده ترميم و برطرف خواهدشد. ولي در شرايط بحراني بيمار و شرايط اورژانسي همانند بيماران داراي ادم، ديــالـيــز اورژانــس، شــوك، نــوزادان، سوختگي با درصد زياد به دليل از بين رفتن آب بـدن و كـاهـش قـطـر رگ، رگ‌گـيـري بـا مـشـكـل مواجه شده و زمان آن را طولاني مي كند. با توجه به اينكه عمل تزريق براي بيماران فوق بايد در كوتاه‌ترين زمان ممكن (حداكثر5 دقيقه) انجام شود، طولاني شدن زمان رگ‌گيري در خوشبينانه‌ترين حالت‌ها باعث ناتواني بيمار پس از بهبودي و عدم توانايي در انجام آن در زمان لازم، منجر به مرگ بيمار خواهد شد. بر اساس اظهار نظر متخصصان، سالانه حدود 30 % از بيماران اورژانسي فوق بدليل عدم توانائي در رگ گيري مناسب در زمان لازم، دچار مرگ مغزي شده و نهايتا فوت مي شوند.    در اين تحقيق، درجات آزادي سيستم مكانيكي مورد نظر مشخص خواهند شد. به كمك اين روش  سيستمي طراحي شد كه عمل رگ يابي، از طريق خودكار و بدون دخـالـت نـيروي انساني انجام مي شود. استفاده از سيستم رگ يابي خودكار به منظور جلوگيري از حوادث فوق(ناتواني و مرگ بيماران اورژانسي) بسيار حائز اهميت بوده و امكان تعميم استفاده آن در تمام زمان‌هاي لازم جهت رگ يابي و تزريق است.
   مزيت اين سيستم دقت زياد براي رگ يابي و تزريق بوده كه در مقايسه با روش تزريق توسط نيروي انساني از سرعت بالا و درصد خطاي بسيار كمي برخوردار است.
   ايـن طـرح در تـمـام مـراكـز پـژوهـشـي و آمـوزشـي بـيـمـارسـتـانـي، مراكز اورژانس بيمارستاني و انتقال خون و به طور كلي در تمام مراكزي كه دسترسي به رگ‌هاي خوني امري حياتي باشد قابل استفاده است. 
  بـراسـاس اظـهار نظر متخصصان مربوطه و تحقيقـات انجـام شده در اينترنت و ســايــت‌هــاي مـعـتـبـرعـلـمـي هـمـانـنـد‌  ELSEVIER و سـايـت‌هـاي مـعـتـبـر پـزشـكـي مـانـنـد AMERICAN JOURNAL تـا بـه حــال دسـتــگـاهـي بـه مـنـظـور شناسايي محل رگ و تزريق خودكار ساختــه نشـده است.
        بر اسـاس تحقيقـات انجام شده، دستگاه‌هايي با هدف‌هاي خاص و نزديك به تحقيق حاضر طراحي و ساخته شده كه به تعـدادي از آن‌ها اشـاره مي شود.
1- دستگاه شناسايي محل سوراخ سوزن در عروق خوني براي نمونه گيري خودكار[4]‌:
    دراين روش براي كنترل سوزن جهت نمونه برداري خودكار خون، تغييرات در نـيـروي لازم بـراي سـوراخ كـردن و هدايت الكتريكي خون تخمين زده مي شود. يك سوزن تزريق به همراه الكترود هادي الكتريكي بر روي يك وسيله براي اندازه گيري نيروي لازم جهت سوراخ كردن با استفاده از يك سلول قرار  داده مي شود.
    در اين صورت وقتي كه سوزن يك رگ خوني را سوراخ كرد، خون داخـل سوزن جريان پيـدا مي كند و باعث ايجـاد يك مـدار كوتاه بيـن الكتـرودهاي متصل شـده روي سـطـح پـوست و داخل سوزن مي‌شود. بيشترين نيروي مورد نياز براي سـوراخ كردن زماني است كه باعث سـوراخ شـدن ديواره رگ شده و باعث ايجـاد جـريان خون و در نـتـيـجــه هـدايـت الـكـتريكي مي شود. زماني كه سوزن ديواره رگ را سوراخ كرد، نيرو مـاكـزيـمـم نـبـوده ولـي هـدايـت الـكتريكي وجود دارد. بنابراين هدايت الكتريكي خون پارامتر مهم در اين روش براي نمونه گيري خودكار است(شكل هاي 1 و 2 ).

 

 

 

2-دستگاه تزريق خودكار انسولين[‌EXIJECT)  [5)   

 اكسي جكت يك دستگاه تزريق خودكار است كه جهت تزريق زير جلدي سريع و بدون درد داروهاي مختلف توسط خود فرد به كار مي رود.
     دستگاه EXIJECT  در موارد زير مورد استفاده قرار مي گيرد:
   1- تزريق انسولين در اطفال و افراد بالغ توسط خود فرد
   2- تزريق هورمن رشد در اطفال توسط خود فرد
   3- تزريق وازوديلاتورهاي موضعي جهت درمان ناتواني جنسي در مردان
4- تـزريـق زيـر جلدي يا عضلاني هپارين، اينترفرون، آدرنالين، آپومورفين و تعداد زيادي از   داروهاي ديگر
     از مزاياي دستگاه EXIJECT  مي توان به موارد زير اشاره كرد:
1- كـاهش عوارض موضعي تزريق، به دليل قابليت تنظيم دقيق عمق تزريق توسط دستگاه.
   2- سهولت تزريق در سالخوردگان دچار لرزش دست.
    3- يك روش ايده آل براي تزريق در افرادي كه با ديدن سوزن دچار ترس و اضطراب مي شوند (به ويژه اطفال.)
 4- قابليت استفاده از سرنگ هاي با طول سوزن متفاوت، با تعويض سر دستگاه.
  5- دارا بودن قفل ايمني جهت جلوگيري از تزريق تصادفي.
     براي استفاده از دستگاه EXIJECT ، دستگاه از قسمت مياني چرخيده و باز مي شود. بـا كمك جسم زردرنگي كه سر دستگاه قرار مي گيرد پيستون بخش جلو، دستگاه را داخل بدنه فشار داده و دستگاه براي قرار دادن سرنگ در آن آماده مي شود. بعد دارو داخل سرنگ كشيده شده و سرنگ داخل دستگاه قرار داده مي شود و دو نيمه دستگاه به هم وصل مي شود. پس از آن سر دستگاه در ناحيه تزريق روي بدن قرار داده و كمي فشار داده  مي شود تا قفل ايمني دستگاه باز شود. در اين صورت با فشار دادن دكمه تزريق، سـوزن خـيـلـي سـريع وارد بدن شده و دارو متعاقبا تزريق مي شود. پس از پايان تزريق علامت زرد رنگي روي دريچه دستگاه ظاهر مي شود كه در آن صورت دستگاه مي تواند آهسته از بدن جدا شود (شكل3).

 

3- دستگاه [6]   VAINSCOPE 

دستگاهي است براي نشان دادن رگ‌هاي خوني، وريدها و اقدامات مورد نظر بر روي پوست بيمار، كه بر اساس پلاريزه نور دريافتي و آناليز آن عمل مي كند(شكل4).

 

 

 

درجات آزادي و حركت هاي لازم سوزن
    1- درجه آزادي و حركت هاي لازم سوزن در صفحه

       اگر دستگاه محورهاي مختصات دكارتي به گونه اي در نظر گرفته شود كه محور X درراستاي عمود بر سطح پوست و جهت مثبت آن رو به پايين، محور Y موازي با سطح پـوسـت قـرار بـگـيـرد در ايـنـصـورت مـطـابق شكل(5) حركت هاي سوزن در صفحه به صورت زير خواهد بود:  

1- حركت دوراني به اندازه زاويه B  براي به دست آوردن زاويه مناسب جهت تزريق
     2- حركت انتقالي رو به جلو به ميزان L ، براي قرار گرفتن نوك سوزن در مركز رگ
     با توجه به شكل مي توان نتيجه گرفت كه بين پارامترهاي ، L و X  رابطه زير برقرار است:

     X =  فاصله مركز رگ تا سطح پوست
     L =  مقدار جابجايي نوك سوزن تا مركز رگ
     B =  زاويه سوزن تا سطح پوست
     بنابراين با توجه به رابطه فوق، سيستم بالا داراي دو درجه آزادي است.


  2- درجه آزادي و حركت هاي لازم سوزن در فضا
    اگر دستگاه محورهاي مختصات دكارتي به گــونــه اي در نـظــر گــرفـتــه شـود كـه مـحـور X در راستاي دست و جهت مثبت آن رو به بالا، محور Y در راسـتـاي عـرض دست و محور Z به طرف داخـل دسـت باشد، مطابق شكل هاي (6) و (7) حركت هاي لازم سوزن به صورت زير هستند:
    1-  حركت انتقالي در صفحه موازي با سطح پوست(XY)، براي تقاطع محور سوزن با محور رگ در جهت  -Y.

    2- حركت دوراني به اندازه زاويه Q حول محور Z ، براي قرار گرفتن راستاي سوزن در راستاي رگ.

    3- حركت دوراني حول محور Y ، براي بدست آوردن زاويه مناسب جهت تزريق با زاويهB.

    4- حركت انتقالي رو به جلو به ميزان r ، براي قرار گرفتن نوك سوزن در مركز رگ

    همانطور كه مشاهده مي شود سيستم حركتي سوزن يك سيستم چهار درجه آزادي است.
     مدل اوليه در نظر گرفته شده(سيستم مكانيكي اوليه)
    با توجه به اينكه سيستم حركتي سوزن براي قرار گرفتن در مركزرگ يك سيستم چهار درجه آزادي است، بنابراين مي توان سيستم مكانيكي چهار درجه آزادي زير را به عنوان مدل اوليه كه داراي چهار حركت تشريح شده بالا است (دو حركت انتقالي و دو حركت دوراني)  در نظر گرفت(شكل 8).

 

 

 

 

مدل سازي سيستم مكانيكي در نظر گرفته شده با استفاده از نرم افزار :Solidworks
    با استفاده از نرم افزار  SolidWorks  هر كدام از اجزاء سيستم مكانيكي اوليه در نظر گرفته شده، مدل سازي مي شود و با استفاده از قيدهاي به كار گرفته شده براي هر قطعه، حركت هر كدام از آن‌ها مقيد مي شود. پس از آن قطعات به ترتيب بر روي هم مونتاژ شده تا سيستم مورد نظر مدل سازي شود.

   1-  مدل سازي مرجع سيستم
   بـا تـوجه به اينكه حركت قطعات نسبت به يك سيستم مرجع مشخص مي شود، بنابراين قبل از طراحي قطعات بايد مرجع سيستم مدل سازي شود. مرجع سيستم را مي توان به صورت زير مدل سازي كرد(شكل 9).
   2- مدل سازي قطعه اي كه حركت دوراني حول محور Z ، براي تقاطع محور سوزن با محور رگ داشته باشد.
  

 

 

 

  قطعه مورد نظر به گونه اي طراحي شده كه پس از مونتاژ بر روي قطعات ديگر فقط حركت دوراني داشته باشد       (شكل10-الف و ب.) همانطور كه مشاهده مي شود استوانه خالي شده در زير قطعه، آن را مقيد كرده تا فقط حول يك محور دوران كند.  

 

 

 


   3- مدل سازي قطعه اي كه حركت انتقالي در صفحه موازي با سطح پوست(XY)، براي قرار گرفتن راستاي سوزن در راستاي رگ در جهت -Y داشته باشد.
قطعه مورد نظر به گونه اي طراحي شده كه پس از مونتاژ بر روي قطعات ديگر فقط حـركـت انـتقالي داشته باشد       (شكل11- الف و ب). همانطور كه مشاهده مي شود شيار موجود در زير قطعه، آن را مقيد كرده تا فقط در يك راستا حركت كند.
 

 

 

 

  4- مدل سازي قطعه اي كه حركت دوراني حول محورY، براي به دست آوردن زاويه مناسب جهت تزريق با زاويه داشته باشد.
    قطعه مورد نظر به گونه اي طراحي شده كه پس از مونتاژ بر روي قطعات ديگر فقط حـركـت دوراني در صفحه قائم داشته باشد(شكل 12). همانطور كه مشاهده مي شود پين هاي موجود، آن را مقيد كرده تا فقط حول يك محورافقي دوران كند.

 

 

 

5- مدل سازي قطعه اي كه حركت انتقالي رو به جلو به ميزان r ، براي قرار گرفتن در مركز رگ داشته باشد.
قطعه مورد نظر به گونه اي طراحي شده كه پس از مونتاژ بر روي قطعات ديگر فقط حركت انتقالي داشته باشد(شكل 13). همانطور كه مشاهده مي شود استوانه انتهايي، آن را مقيد كرده تا فقط حول يك محورافقي دوران كند.

 

 

  مونتاژ قطعات جهت مدل سازي سيستم مورد نظر
    قـطعات طراحي شده به گونه اي روي هم مونتاژ شده كه حركت هاي لازمه سيستم ارضاء مي شود               (شكل هاي14- الف تا چ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نتيجه گيري
   با توجه به حركت‌هاي لازم سوزن براي قرار گرفتن در مركز رگ، سيستم مكانيكي مورد نياز، يـك سيستم چهار درجه آزادي است(دو انتقال ودو دوران). در نـتيجه در صورتي كه سيستمي طراحي شود كه موقعيت مكاني رگ را مشخص كــنـــد، بـــه كــمـــك ســيـسـتــم مـكــانـيـكــي بــالا كــه ارضـاء كـنـنـده حركت‌هاي مورد نياز مي باشد، مي‌توان مدار كنترلي طراحي كرد كه عمل تزريق به طور خودكار انجام شود.


منابع
‌1. امــــامـــي مــيــبـــدي، م.ع.، 1385، آنـــاتـــومـــي عمومي، انتشارات سماط‌ ‌
2. جمشيدي، ن. و ابويي مهريزي، ع. و حسن زاده، ن.، 1386 ، راهـنـمـــــــــــــاي كـــــــــــــاربـــــــــــــردي 2007SolidWork ، تهران، انتشارات عابد.    
3. اســمــــاعــيــلــــي، م.، 1386، مـــرجـــع كـــامـــل مـــــدلـــســـــازي، مـــــونـــتـــــاژ و نـــقـــشـــــه كـــشــــي بــــا  2007SolidWork ،تهران، نشر طراح.
[4] Saito, H., Mitsubayashi, K., Togawa, T., 2005, Detection of needle puncture to blood vessel by    using electric conductivity of blood for automatic blood sampling, Sensors and Actuator
 A 125(2006) 446-450
[5] http:// www.Maximed.com/Exiject.htm    
[6] http:// www.Mediscope.co.uk/Benfits/
Microscopic/Microscopic images
[7] http:// www.Elsevier.com/Locate/Sna
[8] http:// www.American Journal

منبع: نشریه مهندسی پزشکی شماره ۹۶

نوشته شده توسط دکتر علی بهشتی   | جمعه سیزدهم خرداد 1390 | لینک ثابت |



همایش ها: دانشجویی | پرستاری | قلب | زنان | پوست | دارویی | چشم | روانپزشکی | اطفال | نورولوژی
متن ها: مقالات پزشکی | مهارت های پزشکی | روش های پزشکی | تجهیزات پزشکی | خبرهای پزشکی
موضوع ها: قلب | زنان | اطفال | چشم | پوست | نورولوژی | ارتوپدی | عفونی
خواندنی ها: نظرسنجی ها | وبلاگ ها | نکته ها | دانستنی ها | گالری ها

دارویی: تاییدیه های ۲۰۱۳ | تاییدیه های ۲۰۱۲ | تاییدیه های ۲۰۱۱
مدیاها: فیلم های پزشکی | تصاویر پزشکی گزارش های پزشکی

آخرین مطالب پزشکی بالینی
اینستاگرام همایش های پزشکی
فیسبوک همایش های پزشکی




           
           
Health Top  blogs film, congress, case report Google Analytics Alternative Health Blog Directory

آخرین اخبار سلامت
 

Page Rank blog links