قالب وب سایت
بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی
رشته مهندسی مواد و متالورژی ، پایه همه مهندسی ها . 
مدیر وب سایت
نظر سنجی
نظر شما راجع به وبلاگ چیست؟






لینک های مفید
دو مقاله از استفاده سرامیكها به عنوان بیومواد



چكیده:

در خلال سه دهه گذشته انقلابی دراستفاده وکاربرد سرامیک ها به منظور بهبود کیفی عمربشر به وقوع پیوست، که دراین تحقیق،استفاده و کاربردهای سرامیک ها به عنوان بیومواد مورد بررسی قرارگرفت. اغلب کاربردهای بیوسرامیکها را میتوان مرتبط با اسکلت بدن،استخوانها،مفاصل،دندانها وقسمتهایی از سیستم قلب وگردش خون به ویژه دریچه های قلبی عنوان کرد. ونیز ترکیب خاصی از شیشه ها نیز به گونه درمان شناسی جهت درمان غده ها بکار می رود.آنها می توانند به صورت تک بلور(یاقوت کبود)، بس بلور( آلومین یا هیدروکسی آپاتیت)، شیشه ( شیشه زیستی)، سرامیک- شیشه ( سرامیک- شیشهA/W) یا مواد مرکب ( پلی اتیلن- هیدرواکسی آپاتیت) باشند. که در بسیاری ازاین کاربردها، سرامیک ها در شکل ماده ای تکه ای با شکل ویژه مصرف می شوند که به آنها کاشتـــنی، عضو مصنوعی یا وسایل اندام مصنوعی گفته می شود.

کلمات کلیدی: بیو مواد- بیو سرامیک- دریچه های قلبی- هیدرواکسی آپاتیت- عضو مصنوعی

مقدمه:

طی سه دهه اخیر،تحولی اساسی دراستفاده وکاربرد سرامیکها به منظور بهبود کیفی عمر بشر پدید آمد وتوسعه وگسترش طراحی وساخت این نوع سرامیکها برای درمان بیماری وبازسازی صدمات وارد به بدن وترمیم اعضاء به وقوع پیوست. سرامیکهایی که به این منظور استفاده میشوند به بیوسرامیکها موسوم هستند. هنگامی که برای اولین بار مشخص گردید که از خواص ویژهء مواد سرامیکی می توان برای تهیه مواد بهتری جهت کاربردهای کاشتنی خاص بهره برداری نمود، قلمرو وزمینه بیوسرامیکها به طور وسیع و کلان گسترش یافت. اغلب کاربردهای کلینیکی بیوسرامیکها مرتبط با سیستم اسکلت بدن،استخوان،دندانها،مفاصل وبازسازی وبسط وافزایش بافت نرم و سخت بدن است.

امروزه گذشته از بیوسرامیکهای خنثی،موادی باخواص ویژه توسعه یافته اند که امکان کاربرد و استفاده از آنها در محلی که پیوند با بافت نرم یا سخت مورد نیاز است، جایی که تجزیه و اضمحلال کنترل شده مورد نظراست، محلی که قلمرو اعمال بار است، مکانی که بسط وافزایش بافت باید صورت گیرد یا محلی که خواص ویژه سرامیکها می تواند با خواص فلزات یا پلیمرها تلفیق شود تا مواد کاشتنی با مزیت هر دو ماده فراهم گردد، میسر است.

مواد زیست فعال را میتوان به دو گروه اصلی تقسیم کرد. گروه اول شامل شیشه های زیست فعال وسرامیکهای شیشه ای است که پس از کاشتن آنها در بدن، هیدرواکسی آپاتیت بیولوژیکی در سطح آنها رشد و توسعه می یابد وگروه دوم هم سرامیکـــــــهای کلسیم فسفات را دربر میگیرد که معمولااز ماده متشکله جدید شیمیایی گسترش پیدا میکنند. مواد هر دو گروه مذکور در محل هایی که تحت بارمکانیکی پایین است به صورت پودر یا جامد تکه ای مصرف میشوند و در جایی که تحت بارگذاری زیاد است به شکل پوشش یا به صورت ماده مرکب مورد استفاده قرار می گیرند و برخی از آنها هم به ویژه برای کاربردهای استحکام بالا طراحی شده اند. تمایل و علاقمندی به پوشش دادن بر روی فولاد زنگ نزن منجر به تثبیت اجزاء کاشتنی در درمان بیماریهای استخوان و شکسته بندی بدون استفاده از سیمان شد. امروزه پوشش دادن بر روی تیتانیم و کسب موفقیتهای کلینیکی در کاربرد کاشتنی دندانی نیز فراهم شده است.از آنجا که رفتار بیوسرامیکها در کاربردهای کوتاه مدت وبلند مدت قابل پیش بینی وپیشگویی است، کاربردهای کلینیکی این مواد به طور فزاینده ای رشد وتوسعه یافته است.


نویسنده چکیده و مقدمه : مهندس آرش زهتاب نایبی ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات

-------------------------------------------------------------------

برای خواندن مقاله دوم بر روی ادامه مطلب کلیک کنید.

ادامه مطلب

طبقه بندی: بیومواد و سرامیک، ارتباط مهندسی پزشکی و بیو مواد، ارتباط بیو مواد و نانو مواد،
برچسب ها: سرامیک و بیومواد، مواد نوین،
دنبالک ها: بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی،
[ دوشنبه 21 مهر 1393 ] [ 12:33 ب.ظ ] [ امید اشکانی ]
معرفی گرایش بیومواد و مهندسی پزشکی


معرفی رشته مهندسی پزشکی

 

دیباچه: سال 1983 اولین بیمار، تحت عمل جراحی پیوند قلب مصنوعی قرار گرفت و 192 روز زنده ماند. سال 1988 تلمبه تنظیم کننده قلب ساخته شد.سال 1993 اولین پای الکتریکی ساخته شد. پایی که با استفاده از سیستم بادی و کنترل‌های ریزپردازنده، سرعت قدم زدن فرد را دریافته و محفظه‌های بادی خود را به نحوی تنظیم می‌کند که به طور طبیعی به جلو عقب حرکت کرده و مانع از لنگیدن فرد می‌شود. و اکنون دانشمندان مهندسی پزشکی به یاری متخصصان رشته‌های مرتبط تلاش می‌کنند تا چشم مصنوعی، کلیه مصنوعی یا رگ مصنوعی را اختراع کنند.البته علم مهندسی پزشکی به ساخت اعضای مصنوعی مکانیکی یا الکتریکی محدود نمی‌شود بلکه حیطه این علم بسیار گسترده‌تر و متنوع‌تر می‌باشد.در کشورهای غربی،‌ مهندسی پزشکی علمی حیاتی است تا جایی که بدون آن،‌علم پزشکی نمی‌تواند کاری انجام دهد. برای مثال یک پزشک جراح بدون تجهیزات اتاق عمل واقعاً فلج است. یا بسیاری از معاینات پزشکی بدون استفاده از تجهیزات پزشکی امکان‌پذیر نیست. در ضمن باید توجه داشت که هدف مهندسی پزشکی تنها تجهیزات پزشکی نیست بلکه ابعاد این رشته بسیار وسیع‌تر است. در این میان می‌توان به نقش این علم به عنوان پل ارتباطی بین مهندسی و پزشکی اشاره کرد؛ این علم تلاش می‌کند تا مهندسین بتوانند از ایده‌های پزشکی استفاده کنند چون خیلی از روش‌هایی که در مهندسی جا افتاده است مثل شبکه عصبی یا سیستم فازی با الگو برداری از سیستم‌های بیولوژیکی ایجاد شده است.

گرایش‌ بیوالکتریک:


‌هدف‌ این‌ رشته‌ تربیت‌ متخصصانی‌ است‌ که‌ بتوانند از عهده‌ تجهیز، نگهداری‌ و طراحی‌ دستگاه‌های‌ پزشکی‌ برآیند؛ یعنی‌ مهندس‌ الکترونیک‌ مجربی‌ باشند که‌ با زمینه‌های‌ پزشکی‌ نیز آشنایی‌ داشته‌ و ‌بتوانند دستگاه‌های‌ پزشکی‌ را طراحی‌ کرده‌ و بسازند یا اینکه‌ مسؤول‌ سفارش‌ دستگاه‌ از خارج‌ از کشور باشند.


درس‌های‌ این‌ رشته‌ در طول‌ تحصیل

 

دروس‌ مشترک‌ در گرایش‌های مختلف‌ :

ریاضی‌ عمومی‌، معادلات‌ دیفرانسیل‌، فیزیک‌ عمومی‌، برنامه‌نویسی‌ کامپیوتر، آمار حیاتی‌ و احتمالات‌، محاسبات‌ عددی‌، استاتیک‌ و مقاومت‌ مصالح‌ در مهندسی‌ پزشکی‌، ریاضیات‌ مهندسی‌، مقدمه‌ای‌ بر مهندسی‌ پزشکی‌ زیستی‌، تجهیزات‌ عمومی‌ بیمارستان‌ها و کیلینیک‌های‌ پزشکی‌، مدارهای‌ الکتریکی‌، الکترونیک‌، مدارهای‌ منطقی‌، بهداشت‌ عمومی‌، اصول‌ توانبخشی‌ وسایل‌ و دستگاه‌ها، اصول‌ و کلیات‌ مدیریت‌ خدمات‌ بهداشتی‌ ـ درمانی‌، اصول‌ سیستم‌های‌ رادیولوژی‌ و رادیوتراپی‌، فیزیولوژی‌، آناتومی‌، فیزیک‌ پزشکی‌، زبان‌ تخصصی‌ مهندسی‌ پزشکی‌، بیوفیزیک‌، کارورزی‌ ، پروژه‌.


دروس‌ تخصصی‌ گرایش‌ بیوالکتریک‌:


مدارهای‌ الکتریکی‌، ماشین‌های‌ الکتریکی‌ مستقیم‌ و متناوب‌، الکترونیک‌، میکروپروسسور، مخابرات‌ آنالوگ‌ و دیجیتال‌، تکنیک‌ پالس‌، حفاظت‌ الکتریکی‌ در سیستم‌های‌ بیمارستانی‌، سیستم‌های‌ کنترل‌ خطی‌، اندازه‌گیری‌ الکترونیکی‌، تجزیه‌ و تحلیل‌ سیستم‌ها، مقدمه‌ای‌ بر هوش‌ محاسباتی‌ و زیستی‌.


گرایش‌ بیومکانیک‌ :

دانشجوی‌ مهندسی‌ پزشکی‌ گرایش‌ بیومکانیک‌ با به‌ کارگیری‌ مفاهیم‌ مکانیکی‌ در زمینه‌های‌ پزشکی‌ آشنا می‌شود. اهمیت‌ این‌ رشته‌ زمانی‌ آشکار می‌شود که‌ بدانیم‌ جلوه‌های‌ مختلف‌ انسانی،‌ جنبه‌های‌ مکانیکی‌ قوی‌ دارد. مثلاً در ساخت‌ دست‌ یا پای‌ سیبرنتیکی‌ و قلب‌ مصنوعی‌ باید یک‌ متخصص‌ بیومکانیک‌ در مورد نحوه‌ حرکت‌ اندام‌های‌ یاد شده‌ نظر بدهد. همچنین‌ در زمینه‌ سازگاری‌ محیط‌ صنعتی‌ و غیرصنعتی‌ با بدن‌ انسان‌ علم‌ بیومکانیک‌ نقش‌ مهمی‌ را ایفا می‌کند.

 دروس‌ تخصصی‌ گرایش‌ بیومکانیک‌:

دینامیک‌ و ارتعاشات‌ در مهندسی‌ پزشکی‌، خواص‌ مواد مهندسی‌، مقدمه‌ای‌ بر کاربرد مواد مهندسی‌ در پزشکی‌، مکانیک‌ سیالات‌، کینزیولوژی‌ و بیومکانیک‌ مقدماتی‌، ارتز و پروتز، طراحی‌ اجزاء، دینامیک‌ ماشین‌، ترمودینامیک‌ و انتقال‌ حرارت‌، طراحی‌ و تولید به‌ کمک‌ کامپیوتر، شیمی‌ عمومی‌، بیوشیمی‌. 

گرایش‌ بیومواد :


فارغ‌التحصیل‌ گرایش‌ بیومواد با کار مواد مختلف‌ از قبیل‌ پلیمرها، سرامیک‌ها، کامپوزیت‌ها و مواد فلزی‌ در بدن‌ انسان‌ و در تجهیزات‌ پزشکی‌ آشنا می‌شود.

 دروس‌ تخصصی‌ گرایش‌ بیومواد :


ترمودینامیک‌، شیمی‌ عمومی‌، خواص‌ مواد مهندسی‌، مقدمه‌ای‌ بر کاربرد مواد مهندسی‌ در پزشکی‌، پدیده‌های‌ نفوذ، انتقال‌ جرم‌ و انتقال‌ حرارت‌، فرآیند شکل‌دهی‌ و ساخت‌ بیومتریال‌ها، پروتزهای‌ بیومتریال‌ها، کارگاه‌ آزمون‌های‌ بیولوژیکی‌، شیمی‌ آلی‌، دینامیک‌ و ارتعاشات‌ در مهندسی‌ پزشکی‌، مکانیک‌ سیالات‌، بیوشیمی‌.


توانایی‌های‌ لازم‌ :


میزان‌ واحدهای‌ غیرمهندسی‌ این‌ رشته‌ بسیار محدود است‌ و دانشجو باید علاقه‌مند به‌ دروس‌ رشته‌ ریاضی‌ فیزیک‌ باشد و این‌ انتظار هست‌ که‌ دید پایه‌ای‌ قوی‌ در مهندسی‌ داشته‌ باشد، یعنی‌ مهندس‌ بیوالکتریک‌ باید به‌ الکترونیک‌ و مهندس‌ بیومکانیک‌ به‌ مکانیک‌ و مهندس‌ بیومواد به‌ دروس‌ مرتبط‌ با مهندسی‌ مواد علاقه‌مند بوده‌ و در آن‌ توانمند باشد. در ضمن‌ یک‌ مهندس‌ پزشکی‌ باید علم‌ زیست‌شناسی‌ و محیط‌ کار بیمارستانی‌ را دوست‌ بدارد یعنی‌ علاقه‌مند باشد که‌ در بیمارستان‌ یا محیط‌های‌ مرتبط‌ فعالیت‌ کند.

 موقعیت‌ شغلی‌ در ایران :


یک‌ مهندس‌ پزشکی‌ می‌تواند یک‌ دستگاه‌ پزشکی‌ را به‌ درستی‌ راه‌اندازی‌ کرده‌ و نحوه‌ استفاده‌ صحیح‌ آن‌ را به‌ پرستاران‌ یا دیگر کارکنان‌ بیمارستان‌ آموزش‌ دهد یا اینکه‌ در مؤسسات‌ و شرکت‌های‌ خصوصی‌ و دولتی‌، در زمینه‌ ساخت‌ تجهیزات‌ پزشکی‌ فعالیت‌ کند. برای‌ مثال‌ فارغ‌التحصیلان‌ گرایش‌ بیوالکتریک‌ به‌ راحتی‌ می‌توانند دستگاه‌ شنوایی‌ سنجی‌ بسازند و از سوی‌ دیگر چون‌ دستگاه‌های‌ پزشکی‌ به‌ طور متوسط‌ میلیون‌ها تومان‌ می‌ارزد و مسؤولان‌ بیمارستان‌ها به‌ طور نسبی‌ برای‌ حفظ‌ و نگهداری‌ آنها اهمیت‌ بسیاری‌ قائلند، بسیاری‌ از فارغ‌التحصیلان‌ مهندسی‌ پزشکی‌ گرایش‌ بیوالکتریک‌ و حتی‌ دانشجویان‌ این‌ رشته‌ جذب‌ بازار کار می‌شوند. دانش‌ فارغ‌التحصیلان‌ گرایش‌ بیومکانیک‌ نیز هم‌ در زمینه‌ ساخت‌ اعضای‌ مصنوعی‌ و هم‌ در مبحث‌ توانبخشی‌ مثل‌ ساخت‌ ویلچر یا تخت‌ بیمارستان‌ مورد نیاز است‌ و بالاخره‌ فارغ‌التحصیلان‌ مهندسی‌ پزشکی‌ گرایش‌ بیومتریال‌ یا بیومواد می‌توانند در زمینه‌های‌ مختلف‌ صنایع‌ پزشکی،‌ کارآیی‌ داشته‌ باشند. برای‌ مثال‌ در کارخانه‌های‌ ساخت‌ لوازم‌ یک‌بار مصرف‌ مثل‌ سرنگ‌، سوند، یا دستکش‌های‌ جراحی‌ حضور یک‌ مهندس‌ پزشکی‌ گرایش‌ بیومواد کاملاً احساس‌ می‌شود. همچنین‌ پلیمرهایی‌ که‌ در بدن‌ انسان‌ استفاده‌ می‌گردد باید استاندارد و گریدمدیکال‌ داشته‌ باشد که‌ این‌ نیز در حیطه‌ وظایف‌ مهندس‌ بیومواد است‌.

 

منبع: کتاب آشنایی با رشته های دانشگاهی سازمان سنجش آموزش کشورتالیف خانم فیروزه سودایی ونرم افزار سامان رشته ی سازمان سنجش




طبقه بندی: مقالات بیو مواد، مقالات ترجمه شده ی بیو مواد، ارتباط مهندسی پزشکی و بیو مواد،
برچسب ها: معرفی گرایش بیومواد از مهندسی پزشکی، معرفی گرایش بیومواد و مهندسی پزشکی،
دنبالک ها: بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی،
[ شنبه 5 مهر 1393 ] [ 04:08 ب.ظ ] [ امید اشکانی ]
بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی

بسم الله الرحمن الرحیم

http://www.uplooder.net/img/image/68/8d76a444887c5b40bad75d025b8aa2d7/616.gif

http://www.uplooder.net/img/image/89/2b946daad19b01f48cecbf090cf292c4/220.gif


http://s8.picofile.com/file/8268394100/400.gif

سلام دوست من.

به  وب سایت بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی ، خوش آمدید ، در این وب سایت سعی را بر این داریم تا شما را با علم گسترده ی مهندسی مواد و متالورژی  و با تازه های این علم آشنا کنیم.

در این وبلاگ ، شما با اخبار ، فعالیت های مهندسین مواد و متالورژی ، تحقیقات و .... آشنا خواهید شد.

لازم به ذکر است از تمامی صفحات  وب سایت دیدن کنید و ما را با انتقادات و پیشنهادات خود مفتخر کنید.


استفاده از مطالب این وب سایت تنها با ذکر منبع و نام نویسنده مجاز است.

در نهایت لازم می دانیم ، ذکر کنیم ، مطالب این وب سایت کاملا تابع قوانین جمهوری اسلامی ایران بوده و فقط در مورد مطالب مربوط به علم و مهندسی مواد و متالورژی در آن بحث خواهیم کرد.

پرسش های خود را از طریق ایمیلهای زیر ارسال نمایید .

o.ashkanI@yahoo.com

-----------------------------------------------------------------------------------

کلیه درآمد حاصل از این سایت جهت کمک خیریه به موسسه محک صرف می گردد.

از شما عزیزان نیز درخواست دارم تا با قدمی هر چند کوچک ، در راه کمک به این موسسه خیریه بزرگ ، انواع کمک های نقدی و غیر نقدی خود را انجام دهید تا بتوانیم در راه مهمی قدم برداشته و کار خیری انجام دهیم .

جهت ورود مستقیم به سایت محک بر روی لوگوی زیر کلیک کنید .

http://www.amirchocolate.com/cms/wp-content/uploads/2014/08/Mahak.jpg

---------------------------------------------------------------------

http://www.uplooder.net/img/image/93/2cb328162e136a5ab4df8c88288ae677/Iran_flag-XL-anim.gif

کلیه ی مطالب این  وب سایت ، پیرو قوانین و مقررات جمهوری اسلامی ایران می باشد .

کپی برداری از مطالب تنها با ذکر منبع مجاز است .


-----------------------------------------------------------------------------------------

#اطلاعیه

ضمن عرض سلام و احترام خدمت کلیه همراهان و بازدیدکنندگان گرامی از وب سایت بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی.

بدین وسیله جای دارد ابتدا از همیاری و همکاری و همراهی کلیه عزیزان و بزرگواران تشکر ویژه ای داشته باشم. لذا هدف از تشکیل این وب سایت و لینک های مرتبط با آن ارائه و انتشار مطالب علمی مرتبط با رشته مهندسی مواد و متالورژی می باشد. سعی بر این بوده است که کلیه مطالب ارائه شده به صورت رایگان در اختیار شما بزرگواران قرار گیرد مگر آنکه در مواردی که هزینه های اندک دریافت می گردد که محل مصرف آن نیز مشخص شده است.

لازم به ذکر است بدین وسیله خدمت کلیه کاربران عزیز اعلام میدارم از طرف وب سایت بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی و کلیه لینک های مرتبط با آن هیچ تماسی از طریق ایمیل ، تلفن یا شبکه های مجازی با شما بر قرار نشده و فقط و فقط لینکها برای استفاده شما عزیزان است. لذا نسبت به این موضوع توجه ویژه ای داشته باشید تا از اقدامات برخی سودجویان و بدخواهان جلوگیری شود.

https://facebookbrand.com/wp-content/themes/fb-branding/prj-fb-branding/assets/images/fb-art.png

لازم به ذکر است سایر لینک های مرتبط با وب سایت بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی به شرح زیر بوده و هیچگونه سایت و لینکی دیگری با این وب سایت مرتبط نیست.
www.mohitezist2009.ir
www.metallurgypaper.blgofa.com
www.iso-supporter.mihanblog.com 
Manager Tel Num. 09368200762


-----------------------------------------------------------------------------------------


http://www.uplooder.net/img/image/54/22072e2a53413863d28a3f04ce707178/221.gif


ادامه مطلب

طبقه بندی: نمونه تمرینات سالیدورکس، آشنایی با اصول نرم افزار سالیدورکس، روش های کلی فرآوری مس (قسمت اول)، گزارش کار آزمایشگاه انجماد فلزات.، ساختار سرامیک ها (Ceramic Structures)، قالب های سنبه ماتریس فلزی به همراه بانک اطلاعات، لحیم کاری سخت یا بریزینگ، روش تست Acoustic emission، Anodizatoin process، فلزات غیر آهنی، اصول استخراج فلزات، جزوه ی تست گوه دکتر قنبری، دانلود جزوه ی تست گوه، دانلود جزوه ی آزمایشگاه ماسه، مواد و متالورژی، نانو تکنولوژی، نانو فناوری چیست ؟، کوره بلند، بیو مواد، خوردگی، تازه های بیو مواد در ایران، تازه های بیو مواد در کشورهای دیگر، آزمایش شکست، مقالات بیو مواد، مقالات ترجمه شده ی بیو مواد، مقالات بیو مواد به زبان اصلی، ارتباط مهندسی پزشکی و بیو مواد، ارتباط بیو مواد و ریخته گری، ارتباط بیو مواد و نانو مواد، برنامه های کامپیوتری رشته ی مواد، ارتباط بیو مواد و متالورژی پودر، بدن انسان و بیو مواد، آلیاژها و بیو مواد، متالورژی پودر، آلیاژها، عیوب قطعات، پلیمرها، فولادها، آزمایشگاه مواد، جوشکاری، ریخته گری، جزوات رشته ی متالورژی، فلزات آهنی،
دنبالک ها: بانک مقالات مهندسی مواد و متالورژی، محیط زیست،
[ یکشنبه 27 اسفند 1391 ] [ 11:54 ب.ظ ] [ امید اشکانی ]
آلیاژهای تربیت شده برای تحریک عضلات...
 
آلیاژهای تربیت شده برای تحریک عضلات

ابعاد تحریك‌كننده‌های عضلانی به اندازه‌ای كوچك طراحی می‌شوند، كه به راحتی در عروق مصنوعی قابل نصب باشند. امتیاز تعبیه تحریك كننده‌ها در عروق بهره‌وری از انتقال حرارت به شیوه همرفتی از سیم SMA به سیال جاری در عروق مصنوعی است. استفاده تركیبی از جریان الكتریكی، حرارت و جریان سیال موجب بهبود در عملكرد تحریك كننده عضلانی می‌شود.
با توجه به عملكرد تحریك كننده عضلانی می‌توان نیروی مورد نیاز برای فعال سازی مفاصل نیمه فعال و مصنوعی از طریق یك تاندون مصنوعی مناسب ایجاد و مقدار آن را محاسبه كرد.
پدیده حافظه‌داری شكلی (Shape Memory Effect)  اولین بار توسط Read, Chang در سال 1951  میلادی گزارش شده است. براساس بررسی‌های Harrison, Way Man، دهه‌های 1950 و 1960  میلادی بعنوان نقطه عطفی  در تاریخچه  پیدایش آلیاژهای حافظه‌دار محسوب می‌شود‍ و بر كاربردهای صنعتی آن روز به روز افزوده شد. از طرفی به دلیل سازگاری خوب تیتانیوم با بدن، آلیاژهای حافظه دار باپایه تیتانیوم برای كاربردهای متعدد در مهندسی پزشكی توصیه شد و نتیجه آن ابداع بسیاری از تجهیزات و وسایل پزشكی همچون انواع استنت،انواع بست‌ها برای اتصال مفاصل از هم گسیخته، بستن سوراخ بین دهلیزی،فعال كردن عضله‌های نیمه فعال و از كار افتاده، سبد خارج كردن سنگ‌های مثانه و.. شد.


پدیده حافظه داری شكلی:
در پدیده حافظه داری، نمونه در حالت كاملاً مارتنزیتی به مقدار معینی فرم داده می‌شود، سپس با گرم كردن نمونه و برگشت آن به حالت آستینیتی، شكل نمونه نیز به حالت اول خود برمی‌گردد. شكل(1) چگونگی پدیده حافظه‌داری شكل را با تبدیل دو فاز آستینت و مارتنزیت به یكدیگر را نشان می‌دهد.
بررسی بر روی تغییر حالت متالورژیكی نمونه جامد، تغییر آرایش اتم‌ها  بدون هیچگونه تغییری در تركیب شیمیایی فاز زمینه را نشان می‌دهد. این تغییر آرایش منجر به ایجاد ساختار كریستالی فاز جدید و پایدار می‌شود. پیشرفت تغییر حالت بدون نیاز به حركت و جابجایی اتمها  به صورت مجزا،  را می‌توان مستقل از زمان دانست و به همین دلیل می‌توان وابستگی دما را به عنوان تنها عامل پیشرفت این تغییر نشان داد.
تغییر حالت‌های مارتنزیتی و پدیده حافظه دار شدن
تغییر حالت متالورژیكی جامدات از دو طریقه زیر امكان پذیر است.
1. حركت و جابجایی اتم‌ها وابسته به درجه حرارت و زمان با تغییر در تركیب شیمیایی فاز جدید نسبت به زمینه قبلی.
2. تغییر آرایش اتمی به صورت هماهنگ وابسته به دما و بدون وابستگی به زمان و  هیچ گونه تغییری در تركیب شیمیایی فاز جدید نسبت به زمینه قبلی تغییر حالت‌های مارتنزیتی  به طریقه دوم مرتبط است و دارای مشخصات زیر است:
1. تغییر مكان به صورت شبه برشی است و در آن اتم‌ها به صورت هماهنگ و گروهی جابجا می‌شود.
2. دیفوزیون اتمی در آن اتفاق نمی افتد.
رفتار حافظه دار شدن كاملاً به مشخصه اول مرتبط بوده و نظم اتم‌های آلیاژ نباید به هم بخورد.
پدیده حافظه داری در تك كریستال  آستنیت در شكل 2 نمایش داده شده است.
همانطور كه در شكل مشخص شده است مرحله اول بعد از سرد كردن كریستال در زیر دمای   واریانت‌های A و B و C  و D تشكیل می‌شوند. در مرحله دوم با وارد كردن تنش به كریستال، واریانتها شروع به حركت و حذف شدن می‌كنند تا واریانت واحد A   تشكیل شود. حین تشكیل واریانت واحد  A  كرنش هایی در جهت واریانتA ذخیره می‌شود. مرحله سوم مربوط به  حرارت دادن كریستال نمونه برای تبدیل مارتنزیت به آستینت است از آنجایی كه كرنش‌ها تنها در جهت واریانت A ذخیره شده اند، پس تنها مسیر برای برگشت پذیری، واریانت A  است و نمونه به شكل اولیه خود باز می‌گردد.
رفتار ترمومكانیكی:
آلیاژ‌های حافظه دار در درجه حرارت‌های مختلف دارای خصوصیات مكانیكی زیادی هستند در شكل 3، منحنی‌های ساده تنش - كرنش برای آلیاژ تیتانیم-  نیكل  مشاهده می‌شود. آلیاژ در دماهای پایین، متوسط و بالای دمای استحاله مورد آزمایش قرار گرفته است. تغییر شكل در مارتنزیت با چند در صد كرنش و تنش فشاری نسبتاً كم دیده می‌شود. در حالیكه آستنیت در درجه حرارت بالا نیاز به تنش نسبتا زیادی برای تغییر شكل دارد. خط چین روی منحنی مارتنزیت نمایانگر برگشت پذیری آلیاژ بعد از برداشتن تنش وارد شده بعد از گرم كردن نمونه و تبدیل به فاز آستنیت است ولی چنانچه مشاهده می‌شود در منحنی مربوط به آستینت با برداشتن تنش و گرم كردن نمونه امكان برگشت پذیری وجود ندارد.

خاصیت ارتجاعی كاذب:
خصوصیت جالب توجه درباره منحنی تنش - كرنش  درقسمت منحنی C  دیده می‌شود.به طوری كه پس از حرارت دادن نمونه كمی بالاتر از درجه حرارت انتقال، در درجه حرارت بالای   به نمونه در فاز  مارتنزیت تنش وارد می‌شود. با افزایش مقدار تنش، تغییر شكل نیز به صورت یكنواخت افزایش می‌یابد (منحنی AB).  در این هنگام رفتار تغییر شكل و تنش پایداری مشاهده می‌شود. با كاهش تنش( منحنی (CD مارتنزیت به آستینت تبدیل می‌شود. باید توجه داشت كه برگشت پذیری انجام شده به خاطر تغییر حرارت نمونه نیست، بلكه دلیل آن كاهش فشار  است. این پدیده كه موجب می‌شود آلیاژ خاصیت كشسانی نامحدود پیدا كند، خاصیت ارتجاعی كاذب نامیده می‌شود.
اثر حافظه‌دار یك طرفه و دو طرفه
اثر حافظه دار یك طرفه
 در صورتیكه اثر حافظه داری فقط بعد از تغییر شكل در حالت مارتنزیتی و سپس در سیكل گرم كردن مشاهده شود، به آن اثر حافظه یك طرفه گفته می‌شود. این بدان معنی است كه در حالت تغییر شكل ایجاد شده،  فقط با گرم كردن به حالت اولیه قبل از تغییر شكل باز می‌گردد و چنانچه جسم دوباره سرد شود تغییری در شكل آن حاصل نمی شود. این خصوصیت در شكل شماره 4 نمایش داده شده است.
همان‌طور كه در تصویر مشاهده می‌شود، ابتدا فنر در دمای  به مقدار معینی تغییر فرم داده می‌شود،  به صورتیكه تغییر فرم دائمی در آن باقی بماند. حال اگر فنر تغییر فرم داده شده را تا دمای حرارت دهیم دوباره به شكل اولیه خود بر می‌گردد و در سیكل سرد شدن تا دمای هیچگونه تغییر شكلی در فنـــر مشاهده نمی شود.
اثر حافظه دار دو طرفه
برگشت پذیری به حالت  اولیه  خود در اثر سرد و گرم كردن آلیاژ‌های حافظه دار دو طرفه در بازه معینی از دما امكان پذیر است. در شكل 5 یك  فنر با اثر حافظه دار دو طرفه به صورت باز شده  در حالت آستینی و شكل جمع شده در حالت مارتنزیتی نشان داده شده است. 
همان طور كه مشاهده می‌شود، هنگامی كه فنر گرم می‌شود باز شده و در سیكل سرد شدن مجدداً به شكل جمع شده در می‌آید.
باید توجه داشت كه آلیاژ‌های حافظه دار برای این‌كه اثر حافظه دار دو طرفه از خود نشان دهند نیاز به انجام عملیات ترمومكانیكی خاصی بر روی آنها وجود دارد.


بررسی فاز بیولوژی تحریك ‌كننده
بدن انسان مملو از سیالات متنوع و شبكه‌های وسیعی از جریان مایعات است و درحدود 60 درصد از بدن انسان را آب تشكیل می‌دهد. حدود3/1‌كل بدن به عنوان مایع درون سلول محسوب می‌شود، كه 80 درصد آن شامل سیالات درون شبكه‌ای و 20 درصد آن خون است.
قلب پمپ یا تلمبه‌ای است كه خون را در بدن به گردش در می‌آورد. قلب در حقیقت از دو پمپ تشكیل شده است، یكی قلب چپ كه خون بازگشتی از ریه‌ها را به بافتها می‌رساند، (گردش خون بزرگ یا سیستمیك) و دیگری قلب راست كه خون بازگشتی از بافتها را به ریه‌ها می‌رساند (گردش خون كوچك یا ریوی). خون قلب چپ كه دارای اكسیژن است به داخل آئورت ریخته می‌شود و از آنجا از طریق آرتویولها به داخل مویرگها هدایت می‌شود. خون هنگام عبور از مویرگهای بافتی اكسیژن خود را از دست می‌دهد و به رنگ تیره در می‌آید. این خون تیره به قلب راست باز می‌گردد و بطن راست آن را از شریان‌های ریوی به ریه‌ها می‌فرستد. در ریه‌ها خون اكسیژن می‌گیرد و رنگ آن مجدداً به قرمز روشن تبدیل می‌شود، خون روشن توسط وریدهای ریوی به قلب چپ برمی‌گردد.
وظایف دستگاه گردش خون عبارت است از:‏
1. حمل مواد غذایی و اكسیژن به بافت‌ها،
2. حمل فرآورده‌های زاید به خارج از بافت‌ها،
3. رساندن هورمون‌ها از یك قسمت به قسمت دیگر،
4. تنظیم دمای بدن‏ ‏
5. ایجاد غلظت یونی مناسب‏.‏
در اینجا دو نكته حایز اهمیت است:‏
بیشترین مقدار حجم خون در وریدها جای دارد و بیشترین سطح مقطع مجموع رگ‌ها مربوط به مویرگ‌ها است.‏
   در هر دو گردش خون بزرگ و ریوی هر چه از شریان‌ها به وریدها نزدیك تر شویم، فشار خون كم می‌شود و به طوری كه در آئورت، فشار سیستولیك 120 میلی‌متر جیوه و فشار دیاستولیك 80 میلی‌متر جیوه است، در حالی كه در مویرگهای سیستمیك، فشار انتهای آرتریول 35 میلی‌متر جیوه و فشار انتهای ونول 10 میلی‌متر جیوه است. همچنین در سرخرگ‌های ریوی، فشار سیستولیك 25 میلی‌متر جیوه و فشار دیاستولیك 8 میلی‌متر جیوه است در حالی كه در مویرگ‌های ریوی فشار 7 میلی‌متر جیوه گزارش شده است.‏
كاربرد این روش در سرد كردن سیم آلیاژی SMA توسط سیال جاری در عروق است. لذا برای حصول چگونگی عملكرد تحریك كننده عضلانی با توجه به شرایط بیولوژیك نمونه ساخته شده، در عروق مصنوعی قرارداده می‌شود.
تاكنون نمونه‌های ساخته شده، شامل تحریك كننده‌هایی بوده است. كه سیال از طریق تیوپ و یا لوله‌ای تعبیه شده جاری بوده و هیچ تماسی با مفتول SMA نداشته است. با ارائه طرح جدید امكان سرمایش سریع در ابعاد كوچك حاصل می‌شود.
در نمونه آزمایشگاهی تحریك كننده جریان الكتریسیته موجب بازگشت مفتول SMA به شكل اولیه حافظه داری می‌شود و جریان آب سرد و گرم از طریق لوله‌هایی حاوی مفتول SMA توسط پمپ‌های مخصوص، موجب گردش انرژی گرمایی مورد نیاز در سیستم می‌شود.


تحریك كننده عضلانی
همان‌طوری كه اشاره شد عملكرد تحریك كننده‌ای كه به صورت نمونه آزمایشگاهی طراحی می‌شود، از طریق خاصیت حافظه‌داری مفتول SMA انجام می‌شود. حرارت لازم برای تغییر شكل مفتول SMA از طریق عبور جریان الكتریكی از مفتول و انتقال گرما بین مفتول و سیال تأمین می‌شود. مفتول تهیه شده از آلیاژهای حافظه دار از جنس نایتینول بوده و به صورت دو طرفه عمل می‌كند. مفتول SMA درون تیوپ لاستیكی به شكل استوانه قرار داده می‌شود، به نحوی كه از دو طرف توسط دو درپوش مشبك فلزی مهار شود. هردو در پوش به صورت رابط جریان الكتریسیته نیز عمل می‌كنند. از آن جایی كه تیوپ به كار گرفته شده دارای خاصیت ارتجاعی است، مقدار جمع شدن یا باز شدن آن هنگام كرنش مفتول SMA قابل اندازه‌گیری است. سیال از طریق درپوش از یك سمت وارد شده و از سوی دیگر خارج می‌شود و خصوصیت رسانایی درپوش‌ها در انتقال جریان الكتریكی از یك طرف مفتول به طرف دیگر آن و بالعكس را فراهم می‌سازد.
تغییر شكل مفتول SMA از طریق عبور جریان الكتریكی و عبور سیال از تیوپ كنترل می‌شود، چنانچه با عبور جریان سیال گرم و برقراری جریان الكتریسیته موجب انبساط مفتول می‌شود و با عبور جریان سیال سرد مفتول SMA به شكل ثانویه خود باز می‌گردد. آزمایش نشان می‌دهد حداكثر اندازه ایجاد شده ازكرنش مفتول، دامنه 4 تا 8 درصدی از طول سیم SMA با احتساب مقدار تنش گسیختگی مفتول (حدود   برای نایتینول) است.


آنالیز محركSMA
درادامه مدلی جهت بررسی چگونگی امكان پذیری طرح اولیه آزمایشگاهی ارائه می‌شود. برای این منظور سیال با درجه حرارت Tf  و سرعت Vw و قطر تیوپ Do و درجه حرارت تیوپ To در نظر گرفته می‌شود. شكل 7،مدل آزمایشگاهی از محركSMA را نشان می‌دهد.
همچنین قطر مفتول SMA، Di با درجه حرارت Ti  مفروض است. اگر مقدار گرمای منتقل شده از سیم به سیال   باشد و سطح تیوپ عایق گرمایی باشد، مقدار انتقال گرما از سیم به سیال از طریق رابطه نیوتنی   محاسبه می‌شود.

 ضریب هدایت گرمایی،   عدد( Number Nusselt) و  ضریب هدایت گرمایی سیال است رابطه (1) از طریق معلوم بودن اختلاف درجه حرارت بین سیم و سیال قابل حل است.  در واقع مقدار انتقال حرارت لازم برای  سرد كردن واحد طول سیم SMA است.
با تقسیم مقدار  بر   می‌توان مقدار   از معادله را حذف كرد.
 
برای جلوگیری از افزایش حرارت سیال در اثر حرارت سیم به سیال، در طول مسیر، نرخ عبور سیال از تیوپ باید به اندازه كافی سریع باشد. با توجه به بقاء انرژی شیب حرارتی سیال در طول مسیر بین ورودی و خروجی از طریقه رابطه 3 بدست می‌آید [1].
 
 و  به ترتیب گرمای ویژه و چگالی سیال هستند. از تقسیم دو طرف تساوی بر یكدیگر مقدار mf حذف می‌شود و مقدار  بدست می‌آید.


انتخاب پارامترهای طراحی:
برای كاربردی كردن معادلات 2 و 4 نخست قطرهای سیم SMA و تیوپ را تعیین می‌كنیم. قطرهای سیم SMAو تیوپ با توجه به قدرت و وزن مورد نیاز سیم SMA محاسبه می‌شوند. استفاده از سیم SMA خود می‌تواند در دستیابی به بهترین نسبت استحكام و وزن را نسبت به سایر موارد با توجه به ویژگی شكل‌پذیر آن به حساب آید.
(i.e >1kw/kg) برای حصول به نتایج حاصله از روابط از آب به عنوان سیال، استفاده می‌شود.
قطر تیوپ بیش از20 برابر قطر سیم است. به عبارتی برای مفتول SMA(نایتینول) با قطر  ، قطرتیوپ حدود  در نظر گرفته می‌شود. به ازای هر (w/m) گرمای منتقل شده از سیم به سیال، 5/0 درجه سانتی‌گراد اختلاف درجه حرارت بین سیم و سیال با قطرهای پیشنهادی محاسبه می‌شود. قدرت خنك‌كنندگی  ، موجب انتقال گرمای حدود   برای قطر 125/0 میلی‌متری از سیم نایتینول در 1/0 ثانیه است.
بنابراین درجه حرارت آب حداقل 10 درجه سانتی‌گراد كمتر از حرارت منتقل شده در فركانس حدود  است. با استفاده از آبی كه درجه حرارت كمتر دارد، انتقال گرما، حتی در نسبت‌های بسیار بزرگ نیز امكان‌پذیر است.
در معادله (4) سرعت آب  ، افت حرارتی مجاز آب  ، بین مجرای ورودی و مجرای خروجی وابسته است. به عبارت دیگر اگر افت دمای آب از  تجاوز نكند، آنگاه سرعت آب می‌بایست مقداری معادل   باشد. نرخ سیالات به میزان   یا   توسط پمپ‌های طراحی شده موجود تأمین می‌شود. همچنین فرضیه جریان Laminar برای عدد Reynolds (Re <1000)در سرعت  ، صحیح است.
جریان آب از طریق پمپ وارد لوله‌های مدار می‌شوند و شیر سلنوئیدی امكان تعویض جریان آب سرد را برای ورود به تحریك كننده در هر نوبت تأمین می‌كند. سه راهی موجود در مدار امكان تغییر مسیر جریان آب، هنگام بسته شدن شیر را فراهم می‌سازد، آب خروجی از تحریك كننده وارد منبع تأمین كننده پمپ می‌شود. یكی از بست‌ها به یك نقطه ثابت روی میز بسته شده است. در صورتی كه بست دیگری به یك تاندون بلند متصل شده كه توسط یك جفت قرقره مهار شده و در نهایت تاندون به یك نیروسنج برقی با برگشت فنری متصل شده است. سیم‌های الكتریكی به وسیله دو گیره الكتریكی به رابطهای الكتریكی متصل شده‌اند. یك اینترفیس جاوا در یك سیستم رایانه‌ای با استفاده از درایورهای ترانزیستوری برای كنترل الكتریكی جریان ایجاد شده در دو حالت بسته و باز شدن نیرو سنج به كار گرفته شده است. پس از آزمایش‌های انجام شده می‌توان به جای نیروسنج الكتریكی یك پنجه مصنوعی برای گرفتن اجسام و وارد كردن نیروی لازم با اجسام به كار گرفت.


فعال كردن پنجه مصنوعی
با توجه به نیروی اعمالی از كرنش مفتول SMA  و برگشت پذیری دو طرفه آن می‌توان نیروی مورد نظر را از طریق یك تاندون مصنوعی از جنس لاستیك برای تحریك یك عضله به كار گرفت. همچنین می‌توان با استفاده از مجموعه ای از سیستم‌های محرك تعداد عضلات بیشتری را تحریك كرد و به این طریق پنجه‌های نیمه فعال و مصنوعی را فعال ساخت.
از ویژگی‌های آلیاژهای حافظه دار تغییر شكل مشخص متناسب با درجه حرارت‌های متفاوت است. بنابراین می‌توان مقدار ماكزیمم و مینیمم تغییر شكل و برگشت پذیری SMA  را با حداقل و حداكثر نیروی مورد نیاز  متناظر كرد تا علاوه بر بهینه كردن زمان عكس العملی، به نیروی مناسب و كنترل شده ای برای تحریك عضلات دست یافت.شكل‌های 10 و11،مورد استفاده نیروی ایجاد شده توسط محرك را برای فعال سازی یك پنجه مصنوعی را نشان می‌دهند .


نتیجه گیری
• با توجه به زمان عكس العملی، همچنین نیروی ایجاد شده، نسبت به اندازه محرك استفاده از مفتول SMA با خاصیت حافظه داری دوطرفه در سیستم تحریك كننده، پیشنهاد می‌شود.
• می توان سرعت سرد كردن SMA برای دست یابی به شكل ثانویه از طریق انتقال حرارت توسط یك سیال جاری در تیوب تحریك كننده بهبود بخشید.
• امتیاز تعبیه تحریك كننده‌ها در عروق بهره‌وری ناشی از انتقال حرارت به شیوه همرفتی از سیم SMA به سیال جاری در عروق مصنوعی است. استفاده تركیبی از جریان الكتریكی، حرارت و جریان سیال موجب بهبود در عملكرد تحریك كننده عضلانی می‌شود.
• از نیروی ایجاد شده توسط كرنش مفتول SMA می‌توان پنجه‌های نیمه فعال و مصنوعی را توسط تاندون لاستیكی فعال كرد.

منابع


[1]Wet Shape Memory Alloy Actuators for Active Vasculated Robotic Flesh, Stephen A. Mascaro and H. Harry Asada, Department of Mechanical Engineering,Massachusetts Institute of Technology,Cambridge, MA 02139,USA,2002

[2] The ‘True’ Power of SMA Micro-Actuation,J. Peirs, D. Reynaerts and H. Van Brussel
Katholieke Universiteit Leuven, Department of Mechanical Engineering,Celestijnenlaan 300B, 3001 Leuven, Belgium,Dominiek.Reynaerts@mech.kuleuven.ac.be,2002

[3] On the lower thickness boundary of sputtered TiNi films for shape,memory application
Y.Q. Fu a,b,*, Sam Zhang b, M.J. Wu b, W.M. Huang b, H.J. Du b, J.K. Luo a,
A.J. Flewitt a, W.I. Milne ,2006

[4]Robots,Andriods,and Animatrons,John Lovine,McGraw-Hill
[5] SMA/MEMS Research Group (2001).
http://database.cs.ualberta.ca/MEMS


[6] بررسی عملكرد و ساختار آلیاژهای حافظه دار در مهندسی پزشكی، احمدرضا دوراندیش، مجله مهندسی پزشكی،آبان 84
[7] طراحی بهینه میكرو قیدها،پایان نامه كارشناسی ارشد،مهندسی مكانیك،احمد رضا دوراندیش،1385
[8] قلب و عروق: تخصص مهندسی مكانیك،مهدی نوید بخش،سپهر صادقیان، مجله مهندسی پزشكی شماره 70




طبقه بندی: بیو مواد، ارتباط مهندسی پزشکی و بیو مواد،
[ دوشنبه 20 شهریور 1391 ] [ 07:04 ب.ظ ] [ مقداد کشاورز ]
.: Web Site Theme by Engineer Omid Ashkani :.

تعداد کل صفحات : 2 :: 1 2

درباره وب سایت


با سلام.

به وب سایت بانک اطلاعات مهندسی مواد و متالورژی خوش آمدید. در این وب سایت سعی داریم تا بهترین مطالب را برای شما قرار دهم.

شما در این وب سایت می توانید از به روز ترین اخبار مهندسی متالورژی آگاه شوید ، بهترین و کامل ترین جزوات درسی را دانلود نمایید ، آن هم به طور کاملا رایگان ، کتب درسی مهندسی مواد را دانلود کنید و بسیاری امکانات دیگر بهره مند شوید.

امیدوارم مطالب جمع آوری شده مفید واقع شود.

در نهایت لازم می دانیم ، ذکر کنیم ، مطالب این وب سایت کاملا تابع قوانین جمهوری اسلامی ایران است .

استفاده از مطالب این وب سایت تنها با ذکر منبع و نام نویسنده مجاز است.

با تشکر

مدیر وب سایت : امید اشکانی

آدرس های زیر را به خاطر بسپارید .

www.material-engineering.ir

www.mohitezist2009.ir

www.metallurgypaper.blogfa.com

آرشیو مطالب
موضوعات
آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
بازدید ماه قبل : نفر
تعداد نویسندگان : عدد
كل مطالب : عدد
آخرین بروز رسانی :

  • آریس مت
  • میهن بلاگ
  • بک لینک
  • از قدیم تا کنون
  • محصولات ویژه