تحقیق درباره طراحی و ساخت دستگاه تولید کننده سیگنال های اختصاصی برای ایجاد میدان های الکترومغناطیسی

اختصاصی از یارا فایل تحقیق درباره طراحی و ساخت دستگاه تولید کننده سیگنال های اختصاصی برای ایجاد میدان های الکترومغناطیسی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 11

طراحی و ساخت دستگاه تولید کننده سیگنال های اختصاصی، برای ایجاد میدان های الکترومغناطیسیELF دلخواه، جهت بررسی اثرات درمانی القاء تشدیدی انرژی

رحیم ملکشاهی1●، مهدی نوری2، جعفر فتاحی اصل1

1) گروه فیزیک پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی شاپور اهواز

2) گروه مهندسی پزشکی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی

تاریخ دریافت: 4/7/86 تاریخ پذیرش: 18/2/87

واژه های کلیدی: القاء تشدیدی، میدان های الکترومغناطیسی ELF، سیگنال های اختصاصی

مقدمه

بار الکتریکی ساکن میدان الکتریکی می آفریند اما بار الکتریکی متحرک علاوه بر میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی نیز ایجاد می کند که در قانون آمپر به خوبی نشان داده شده است. بنابراین در اطراف یک بار الکتریکی متحرک دو میدان الکتریکی و مغناطیسی وجود دارد. یعنی با تغییر میدان الکتریکی، میدان مغناطیسی تولید می شود. همچنین میدان مغناطیسی متغیر نیز به نوبه خود، یک میدان الکتریکی می آفریند که با قانون فارادی نشان داده می شود. این مطالب نشان می دهد که چگونه امواج لکترومغناطیسی تولید می شوند. بنابراین یک بار الکتریکی در حال نوسان(شتابدار) در فضا امواج الکتریکی و مغناطیسی تولید می کند. فرکانس این امواج برابر با فرکانس بار الکتریکی تولید کننده امواج می باشد. این امواج، یک میدان الکترومغناطیسی تشکیل می دهند که پس از تشکیل با سرعت نور در فضا منتشر می شود. طیف امواج الکترومغناطیسی از امــــواج رادیویی با طول موج های بلند تا امواج کوتاه گاما را شامل می شود. نور معمولی بخش بسیار ناچیزی از آن را تشکیـــل می دهد.

فارادی در صحبت های اولیه خویش میدان مغناطیسی را بدین صورت مطرح کرد. اگر میدان مغناطیسی، متغیر باشد، ولتاژی را ایجاد می کند که سبب ایجاد جریان موثری می شود، که می تواند در ازای فعالیت پالسی میدان مغناطیسی، اثرات بیولوژیک مهمی را ایجاد کند. به طوری که فرضیه ای بر این اصل استوار است، که پالس الکترومغناطیسی باعث ایجاد جریان یا نیروهای الکتریکی در بافت مورد نظر می شود، که این خود باعث اثرات بیولوژیکی می شود.

با توجه به رابطه یV=n.a dB/dt، ولتاژ ایجاد شده، با نرخ تغییرات میدان مغناطیسی متناسب است. این رابطه از این نظر مهم است، که اگر میدان مغناطیسی متغییر داشته باشیم، جریان الکتریکی القایی داریم که می تواند، اثر جریان درونی را داشته باشد. حال در میدان مغناطیسی ثابت چونdB/dt=0 است، نمی توانیم انتظار بسیار زیادی از آهن ربای ثابت یا میدان الکترومغناطیس ثابت(گردن بند مغنــاطیسی، مچ بند مغناطیسی و...) داشته باشیم. حتی اگر میدان مغناطیسی ثابت اثر درمانی داشته باشد، نمی توان این اثر را به صورت ماهیت الکتریکی در نظر گرفت.

در سال های اخیر تشدید مغناطیس درمانی(Magnetic Resonance Therapy)به عنوان یکی از زمینه‌های سریع الرشد پدیدار ‌شده است. ارزش واقعی این درمان به اثر انرژی مغناطیسی در ایجاد تغییرات خاص در سلول ها مربوط است که سلول ها را در جذب مواد غذایی و اکسیژن و سپس دفع مواد زائد به طور مؤثری کمک می‌کند. انتقال اکسیژن درون گلبول های قرمز خون داخل بدن را به طور مؤثری افزایش می‌دهد. گردش خون محیطی را اصلاح می‌کند و در نتیجه منجر به کاستن درد می‌شود.(1)

القای تشدیدی انرژی میدان مغناطیسی(MERIT)) Magnetic Field Energy Resonance Induction Therapy) به روش القای اختصاصی انرژی مغناطیسی کار می‌کند که به آهستگی نوسان می‌کند و از فعالیت سیستم بیوالکتریک بدن انسان تقلید می‌کند. جریان های بیوالکتریکی بدن بیماران ممکن است به دلیل مشکلات پزشکی یا در نتیجه آسیب دیدگی بافت های بدن مانند: عصب، خون یا استخوان غیرطبیعی عمل کند.

آثار هارمونیک(هماهنگ) پالس اختصاصی و نوسان القاء شده از انرژی مغناطیسی، تولید بیوروزنانس(تشدید طبیعی) می‌کند و به بازگشت میزان فعالیت سلولی به دامنه طبیعی و جلو انداختن دوره بهبودی و کاهش احساس درد کمک می‌کند. مبنای هر درمــــان پزشکی اولیه تلاش برای بــازگرداندن فعالیت های بدن بیمار به حالت طبیعی آن است.(4-2)

موضوع انتخاب شده در سال های اخیر جایگاه خویش را در زمینه درمان بیش از حد نشان می دهد. در دنیای غرب و شرق بهای بسیار زیادی به تحقیقات در این زمینه و کاربردهای مختلف درمانی آن اختصاص داده اند. همان طوری که می دانید، سلول، اعضای بدن و کل مجموعه بدن انسان، در یک هارمونی با انرژی در بقاء خود قرار دارد. این هارمونی بین نیروهای فیزیکی که در محیط وجود دارد یعنی نیروهای اگزوژن(Exogenous) یا نیروهایی که می توانند، از خارج وارد شوند. و نیروهای اندوژن(Endogenous) یا درونی بدن انسان، برقرار است. اگر بتوان یک هماهنگی به طریق گفته شده برقرار کرد، احتمال دارد بتوانیم به اختلالاتی که به هر نحو با انرژی های درونی در ارتباط هستند، جوابگو بود. بدون استفاده از بسیاری از داروها به هدف خود که درمان است، برسیم. در این زمینه فعالیت ها زیادی انجام شده است و حقیقت امر این است، که علی رغم شفابخشی دارو، مشکل بزرگ آن، این است که، چگونه حداکثر اثر خود را به هدف وارد کند، به طوری که عوارض مشخصی نداشته باشد(6-5). به این دلیل دانشمندان روش های دیگر درمان از جمله طب سنتی و همچنین روش های غیر معقول یا نوین (medicine alternative) را پیشنهاد کرده اند.(8-7)

چکیده مطالب فوق را می توان به این صورت بیان کرد که اگر به هر نحو ممکن، بتوانیم انرژی لازم را به قسمت های درونی برسانیم، این احتمال مورد انتظار است که آن ناراحتی برطرف شود، که استفاده از انرژی مغناطیسی یکی از این راه حل ها است.

استفاده از مواد مغناطیسی برای ایجاد سلامتی مطلوب، جدید نیست. در مصر باستان کلوپاترا، گردن بندی از مواد مغناطیسی دور گـــردنش می‌آویخت و آن ها را برای تندرستی بیشتر دور سرش رشته می‌کرد. در واقع مغناطیس درمانی به سال 850 قبل از میلاد برمی‌گردد. یونانیان باستان یافته بودند با قرار دادن مواد مغناطیسی در نوک جراحات شدت درد کاهش می‌یابد و روند بهبودی سریع تر می‌شود.(6،9)

در القاء انرژی مغناطیسی شکل صحیح موج مختلط و ترکیبات فرکانس پالس، بسیارحائز اهمیت است. القای انرژی میدان مغناطیسی به روش تولید پالس های مغناطیسی کار می‌کند که از آن سطوح میکــــرو جریان و میکـــر ولتاژ سیگنال های الکتریـــکی منتــــج می‌شود که در بــــدن فعالیت ســــلول ســــالم را شبیه‌سازی می‌کند. این امر به عادی شدن سیستم الکتریکی بدن کمــــک می‌کند و سپس کــــار بیولوژیکی طبیــــعی آن را حفــــظ می‌کند.

در مجمـــوع مکانیزم تأثیر متقــابل بافت با میدان های الکترومغناطیس ممکن است به شکل زیر باشد:

میدان های الکترومغناطیسی با بزرگی و فرکانس صحیح و مناسب باعث آشفتگی یا جابه جایی غشای پلاسمای مولکولی سلول ها می‌شوند.

هنگامی که ما امواج الکترومغناطیسی 5/0 ، 4 یا 10 هرتز می‌فرستیم سلول های خاصی در قسمت های پایین تر مغز پاسخ می‌دهند زیرا آن ها به طور عادی در پاسخ به فرکانس های خاصی شروع به فعالیت می‌کنند در نتیجه، اصلاح حالت دقیق سبب می‌شود مواد شیمیایی کمکی در آن ناحیه آزاد شوند. بسیاری از محققین تحریک الکتریکی معتقدند که علاوه بر آثار خاص امواج با شکل موج ها و فرکانس های خاص که بر نوروترنسمیترهای اختصاصی دارند، بعضی از انواع میدان های مغناطیسی هم تولید جریان های الکتریکی می‌کنند همانند امواج 5/0 هرتز که می‌تواند به عنوان یک کوک کننده(هماهنگ کننده) فعال شود و تمام سلول های مغزی را لرزانده و تحریک کند تا آن ها را به حالت تعادل(بالانس) در آورد.(3)

هدف از این طرح، طراحی دستگاهی برای تولید سیگــنال های الکتریکی اختصاصی، جهت ایجاد میدان های الکترومغناطیسی ELF معادل جهت بررسی آثار بیولوژیک آن بر بدن انسان، از نظر تشدید القای انرژی الکترومغناطیسی است. در حال حاضر دستگاه خاصی که قادر به تولید میدان های الکترومغناطیسی ELF به صورت دلخواه باشد(قابل تنظیم به صورت ارائه شده) در ایران ساخته نشده است و نیز مشابه خارجی دستگاه دارای قیمت بسیار بالایی است. از طرفی امکانات این دستگاه که همان آبشن های اختیاری دستگاه هستند، بسیار بیشتر از نمونه های خارجی پیش بینی شده است(پنج فرکانس مختلف، شدت های مختلف و همچنین دو شکل موج سینوسی و مربعی به صورت اختیاری)(10).در تحقیقی که توسط Sandra Cecconi و همکارانش انجام گرفت، یک دستگاه با خروجی به شکل موج مربعی و در فرکانس 1 تا 75 هرتز و همچنـــــین شدت 0 تا 8/2 میلی تسلا

طراحی و ساخته شد. در این دستگاه که متشکل از یک جفت کویل، یک منبع جریان با خروجی های ثابت و همچنین مدار تولید کننده موج های پالسی شکل است، تنها یک فرکانس با نسبت خاموش و روشن متغیر برای میدان الکترومغناطیس حاصله در نظر گرفته شده است،(11). در یک تحقیق دیگر که توسط Goodman و همکارانش انجام پذیرفت، از یک دستگاه تولید کننده میدان های الکترومغناطیس سینوسی در دامنه 0 تا 60 هرتز و با شدت های محدود بین 8/0 تا 300 میکرو تسلا برای بررسی اثرات میدان های الکترومغناطیس به کار گرفته شد.(12)

با توجه به تحقیقات اشاره شده و کارهای مشابه باید به این نکته توجه کرد که دستگاه طراحی شده توسط نویسندگان این مقاله کاری متمایز با کارهای دیگران می باشد که از دید کاربردی می تواند بسیار مفید واقع شود.

مواد و روش ها

هدف تولید همزمان دو سیگنال پالس و سینوسی توسط سیستم میکروکنترلری به روش نرم‌افزاری است به طوری که این دو سیگنال در محدودة فرکانسی Hz 1الی Hz 100و با دامنه خروجی حداکثر 5/2 ولت تولید شوند.

برای تولید سیگنال سینوسی از روش خواندن یک کد یک بایتی(8 بیتی) از جدول مقادیر عددی و ارسال آن به ورودی یک مبدل دیجیتال به آنالوگ 8 بیتی((8-Bit Digital to Analog Converter استفــــاده می شود و در نهایت با توجه به مجموعه کدهای داده شده به مبدل، سیگنال را با دامنه تعیین شده خواهیم داشت.

برای تولید سیگنال پالس هم ابـــتدا سیگنال اصلی با استفاده از نرم‌افزار روی یک بیت از پورت های خروجی میکروکنترلر تولید می شود. سپس جهت اعمال دامنه خروجی تعیین شــــده تــــوسط کـاربر از یک بخش کنترل کننده خودکارتقویت(AGC)(Auto Gain Control) با 5 بیت ورودی استفاده می شود تا در نهایت سیگنال پالس با دامنه مدنظر در خروجی فراهم شود.

سیگنال پالس(Pulse Signal) به صورت یک سیگنال ترکیبی است که دارای پارامترهای مختلف است که از این پارامترها جهت تنظیم و تغییر سیگنال مربوطه و در نتیجه تعیین شار مغناطیسی در میدان مغناطیسی مرحله بعد استفاده می‌شود. جهت کاربری آسان برای کاربران و تنظیم پارامترهای مؤثر سیگنال ها، سیستم دارای صفحه کلید کامل و ساده و همچنین نمایشگر از نوع LCD جهت مشاهده مستقیم تغییرات و مقادیر پارامترها می‌باشد. به دلیل حجم نرم‌افزار و وجود ارتباطات سخت‌افزاری زیاد در رابطه با نرم افزار، در سیستم فوق از دو میکروکنترلر، یک میکروکنترلر به عنوان کنترل کننده بخش نمایش اطلاعاتی و پارامترها و میکروکنترلر دوم به عنوان تولید کننده سیگنال ها استفاده شده است. دیاگرام کلی دستگاه در شکل شماره(1) دیده می‌شود که شامل 4 بخش کلی ورودی(INPUT)، پردازش(PROCESS)، خروجی (OUTPUT)و منبع تغذیه (Power supply)می‌باشد.