جستجو در تالارهای گفتگو

مفهوم بیومکانیک بيومكانيك واژه‌اي مركب از bio به معني: (زيست و زندگاني) و mechanic به معني: (افزارگر) يا كاركننده يا ابزار يا به عبارتي تعميركار است كه به معني: (توان‌مندي بدني در جهت نشان دادن هستي چيزهاست.) يا به عبارتي «بيومكانيك» واژه‌اي مركب، تشكيل يافته از دو كلمة: (بيو) به معني: طبيعت و )مكانيك( به معني: عمل و كاركرد يك ماشين است. اين واژه در جمع به معني )طبيعت عمل( است. می توان بيومكانيك را از دیدگاه هنری نوعي «رياضت و زيبايي‌شناسي فيزيكي» دانست كه سعي دارد تا به طبيعت عمل يا در واقع همان «ريشة چيزها» دست يابد. بيومكانيك يعني عمل نهفته و خلاصه‌شده برگرفته از هستي «چيزها». هر پديده‌اي در هستي، يك «چيز» محسوب مي‌شود؛ پس مي‌توان به كمك تلاشي رياضت‌گونه و بدني «چيستي» يا «ماهيت» آن را متجلي كرد. بيومكانيك اعمالي است؛ خلاصه‌شده و در نهايت دقت و كنترل كه هدفش «انتقال معني يك احساس» يا «بيان احساسي نهفته در صحنه» است تقريباً در اوايل دههُ 70 ميلادی، جامعهُ بين المللی واژه "بيو مکانيک" را برای دانش مطالعه سيستم های حياتی از ديد مکانيکی انتخاب نمود. بيو مکانيک از ابزار مکانيک برای مطالعات آناتوميکی و بررسی کارکرد اندام حياتی استفاده می کند. اين علم طيف گسترده ای را از مطالعه تئوری تا کاربردهای عملی می پوشاند. مطالعه کامل مکانيک شامل دو موضوع اساسی می باشد: استاتيک، که مطالعه اجسامی است که، در اثر نيرويی که بر آن ها ااعمال می شود، در حال سکوني يا وضعيت تعادل باقی می‌مانند و ديناميک، که مطالعه اجسام متحرک است. ديناميک را به نوبه خود می توان به زير گروه های سينماتيک و سينتيک تقسيم بندی نمود. سينماتيک را می توان علم حرکت ناميد، زيرا ااين علم، در مورد روابطی بحث می کند که مابين جابجايی ها، سرعت ها و شتاب ها در حرکت انتقالی و دورانی وجود دارند. اين علم با نيروهای درگير کاری ندارد بلکه فقط به توصيف حرکت ناشی از آن ها می پردازد. سينتيک در مورد اجسام متحرک و نيروهايی بحث می کند که عمل می نمايند تا ايجاد حرکت کنند . برای روشن شدن اين مطلب که مطالب مکانيکی فوق را چگونه در مورد بيومکانيک به کار می بريم، می توان به مورد زير اشاره کرد: Dillman (1971)، سينماتيک و سينتيک حرکت تاب خوردن پا را در طول دويدن، مطالعه کرد. در حالی که، plangenthoef (1968)روش مطالعه ديناميک را با استفاده از يک کامپيوتر پيشنهاد نمود. در رابطه با تکنیکها ومهارتهای ورزشی ، بیو مکانیک باین شرح تعریف می شود: بیو مکانیک علمی است که با بکارگیری قوانین فیزیک و مکانیک در حرکات ورزشی و فعالیت های روزمره انسان تجزیه و تحلیل عمل و عکس العمل نیروهای داخل و خارجی وتاثیرات نهایی این نیروها بر بدن انسان صحبت می کند. تاریخچه بیومکانیک با وجود آنکه بيومکانيک از لحاظ انجمن های رسمی بين المللی دانش نوينی به حساب می آيد اما تاريخچه پيدايش و ادامه حيات آن چيز ديگری را نشان می دهد: در بررسی هايی که در مطالعات ارسطو در قرن 14 پيش از ميلاد صورت گرفته است، مشخص شده که وی قصد داشته تا با استفاده از تحليل های هندسی، کارکرد ماهیچه ها را در توليد حرکت حيوانات توصيف کند. حدود 2000 سال بعد، لئوناردو داوينچی (1519-1425 بعد از ميلاد) در نقاشی های آناتوميکی معروفش، مکانيک ايستادن، راه رفتن و پريدن را تشريح کرد و گاليله(1643-1564بعد از ميلاد) حدود صد سال بعد اولين تلاش ها را برای آناليز رياضی کارکردهای فيزیولوژيکی انجام داد. به خاطر تلاش های پيشگامانهwilliam Harvey (1657-1578 بعد از ميلاد) در تعريف آناتوميکی سيرکولاسيون خون در بدن، او را پدر مكانيك سيالات زيستي(biofluid) مدرن مي دانند. Alfonso Borelli را نيز به خاطر فعاليت های گسترده اش در زمينه تفسير و توضيح نيروهايی که توسط ماهيچه توليد می شود، نقش استخوان ها به عنوان محور و ارتباط تنگاتنگ سيستم استخوانی با ماهيچه ها، پدر مکانيک جامدات زيستی (biosolid) قلمداد می کنند. از اولين متوني كه به بررسي كمي بيومكانيك راه رفتن و آناليز گيت (gait) مي پرداخت، مي توان به كتابDe Muto Animalum نوشتۀ Borelli اشاره كرد. وي شاگرد گاليله بود و در كارهايش از نتايجي كه گاليله در مطالعات خود به دست آورده بود براي پيشبرد اهدافش در زمينه مطالعه بيومكانيك استفاده نمود. كارهاي اين پيشگامان در زمينه بيومكانيك توسط افراد بزرگي نظير Isaac Newoton(1727-1642بعد از ميلاد) ، Danie Bernoulli(1782-1700بعداز ميلاد)، Poiseuille Jean.L.M(1869-1799بعد از ميلاد) ، Thomas Young(1829-1773بعد از ميلاد) وبسياري ديگر پيگيري شد. بررسي تمام فعاليت ها و اقدامات اين افراد در زمينه بيومكانيك نياز به فضايي بسيار زياد براي توضيح دارد كه در اين بحث نمي گنجد. بیومکانیک در زمینه های مختلف بیو مکانیک در پزشکی بیومکانیک به استفاده از مکانیک کلاسیک در زمینه های مهندسی پزشکی و بررسی حرکت تغییرات مواد جریان های درون بدن و طرح آنها و انتقال مواد شیمیایی در محیط می پردازد پیشرفت در این شاخه به ساخت قلب مصنوعی ، دریچه های قلب ، مفاصل مصنوعی درک بهتر از عملیات و کارکرد قلب ، ریه ، شریان ها ،مویرگ ها ،استخوان ها ،غضروف ها ،تاندون ها، دیسکهای بین مهره ای و پیوندهای سیستم اسکلتی-عضلانی بدن شده است. بیومکانیک در ورزش راه رفتن بيومكانيك مطالعه سینماتیک راه رفتن انسان به کوشش ناظر متخصص و با تجربه و به کمک ابزارهای تحلیل حرکت ،بیومکانیک راه رفتن نامیده می شود . تحلیل حرکت های بدن، فعالیت های ماهیچه ای و خصوصیات مکنیکی بدن در حین راه رفتن زیر مجموعه های این مبحث دانسته می شوند . ابزاری که امروزه درخدمت ورزش است لزوما برای بیومکانیک ورزش ساخته و پرداخته نشده است. از این ابزارها در اصل در بیمارستان ها و کلینیک ها ( مثلا در آنا لیز راه رفتن معلولان و بیماران ) استفاده می شود. توپ تولید غیر استاندارد ابزار نه تنها با عملکرد غیر استاندارد آن ابزار همراه است بلکه غالبا صدمات و جراحاتی نیز در پی می آورد. بهره برداری نامناسب از فناوری های موجود جهانی در شاخت توپ فوتبال یکی از نمونه های ملموس این کمبود است. در برخی از تولیدات تغییر شکل توپ بدون محاسبه است زیرا از علم و فناوری کافی در تولید این محصول استفاده نمی شود . عواملی مانند جنس نخ توپ نوع لایه های داخلی و خارجی و ابعاد و وزن توپ در بهبود کارایی آن مو ثرند. شناسایی این عوامل و درک تاثیر هر یک از آنها از نظر فنی و مهندسی در عملکرد صحیح این ابزار دارای اهمیت است. تنیس بخش های مختلف هر ضربه با اصول بیو مکانیک ارتباط دارند بگونه ای که به درک بهتر نحوه آماده شدن برای حرکات سوئینگ به عقب، سوئینگ به جلو، تماس و فالو تروو کمک می کند . _آمادگی و سوئینگ (تاب) به عقب _آمادگی و سوئینگ (تاب) رو به عقب (حرکت رو به توپ) _آمادگی و سوئینگ (تاب) رو به جلو _لحظه تماس _ ادامه حرکت راکت فالو تروو برخی از مهمترین کاربردهای بیومکانیک در تنیس : _از اصول بیو مکانیک برای درک بهتر تکنیک های موثر و تشخیص اشکالات و تصحیح آنها استفاده کنید. _ در تنیس تعادل در حرکت ضروری است . بازیکن باید بیاموزد که سر و بالاتنه باید در هنگام زدن ضربه ثابت باشد . _آغاز همه ضربه ها با خم کردن زانوان و وارد آوردن فشار به زمین همراه است بنابراین بازیکن باید بیاموزد که زانوان خود را به نحو موثری خم کند . _برای افزایش قدرت ضربات زمینی، در طی آماده شده برای زدن ضربه ، آرنج ها باید نزدیک بدن باقی بمانند . _به منظور حداکثر ساختن قدرت، بهبود کنترل، به تاخیر انداختن بروز خستگی و جلوگیری از بروز آسیب، بازیکن باید به استفاده موثر از زنجیره هماهنگی توجه داشته باشد و ... چرخه دو دو چرخه ابزار پیشرفته مکانیکی است که که اجزای آن پس از تجزیه و تحلیل متخصصان طراحی و ساخته می شود.تغییرات شکل کلاه دوچرخه سواران در چند دهه گذشته یکی از نمونه های شاخص کاربرد علوم فنی و مهندسی در ورزش است.تغییرات در طراحی این کلاه ها نتیجه بررسی مستمر در دو زمینه ی ایمن بودن و شکل آیرودینامیکیشان است . در طراحی و ساخت کلاه دو چرخه سوار عواملی مانند وزن ابعاد جنس و يژگى های ایرو دینامیکی کلاه در نظر گرفته می شود. به همین ترتیب کو چکترین اجزای این وسیله ی پیچیده همواره در دست تغییر و باز نگریست . شنا در رقابت های بین المللی شنا اختلاف زمان یک دهم ثانیه هم می تواند مشخص کننده تمایز نفرات اول و هشتم باشد . همچنین بر اساس پژوهش های به عمل آمده بهترین شناگران کسانی اند که استارت های کار آمد تری در شروع مسابقه دارند . هدف اصلی تحقیقاتی که در این زمینه صورت گرفته است مشخص کردن کارآمدترین استارت از میان استارت های مورد نظر است تا شناگر بتواند با استفاده از استارت بهینه زمان کمتری صرف کند و رکورد بهتری به ثبت رسند. در استارت های چنگی و تکنیک چنگی داخل دارای زمان بهتری نسبت به چنگی خارج( در حدود02/0 ثانیه) است . این برتری به علت زمان کمتر سکو در تکنیک چنگی داخل (در حدود 09/0 ثانیه) نسبت به چنگی خارج است و تکنیک چنگی خارج دارای برتری زمانی 01/0 ثانیه برای پرواز و 06/0 ثانیه برای سرخوردن نسبت به چنگی داخل است. در مجموع تکنیک چنگی داخل به اندازه ی 02/0 ثانیه بهتر از چنگی خارج عمل می کند . وزنه برداری بیومکانیک با در نظر گرفتن آناتومی بدن و محل اتصال بین عضلات، به محاسبه نیروهای وارد بر عضلات در دو حالت استاتیک و دینامیک پرداخته و بدین وسیله ضریب ایمنی، حد تحمل و توان عضلات ورزشکاران را مورد بررسی قرار می دهد. این در حالی است که می-تواند از خسارات ناشی از اعمال نیروی زیاد و غیر مجاز نیز جلوگیری کند. به گزارش پورتال علمی تخصصی دانش پژوهان ورزش که نیروهای وارده بر عضلات بایسپس و ترایسپس را در حرکت یک ضرب و دو ضرب ورزشکاران رشته وزنه برداری مورد بررسی قرار دادند. در این تحلیل دو بعدی، پارامترهای سینماتیکی یک طرفه اندام تحتانی در 5 فاز حرکت 1) شروع حرکت (وزنه روی زمین) 2) کشیدن وزنه 3) وزنه در ناحیه سر 4) پائین آوردن لحظه ای وزنه 5) بالا رفتن و ارتفاع گرفتن وزنه، از سه مارکر مشخص در مرکز مفاصل مچ، آرنج و شانه استفاده و سپس تصویربرداری در صفحه فرونتال انجام شد. با استفاده از تغییر مختصات مارکرها، اطلاعاتی در مورد سرعت و شتاب نشانگرها، طول عضو و زاویه قرارگیری آن در لحظات مورد نیاز و سرعت و شتاب زاویه ای عضو بدست آمد. سپس با استفاده از پارامترهای موجود و مقادیر استخراج شده از جدول آنتروپومتری، نیروها و گشتاورهای وارد بر عضلات محسابه شد. نتایج تحقیق پژوهشگران نشان داد که مقادیر نیرو در حالت استاتیک بسیار بیشتر از حالت دینامیک و نیروی عضله بایسپس بیشتر از ترایسپس بود. این امر نشان دهنده بیشتر بودن ریسک خطر در عضله ترایسپس ورزشکاران رشته وزنه برداری می باشد. ضمن اینکه بیشترین نیروی اعمالی به عضله بایسپس در حالت دینامیک طی فاز چهارم و مرحله ای که وزنه به سمت پائین حرکت می-کند می باشد. تجهيزات تست هاي بيومكانيكي عبارتند از: ۱- صفحه نيروسنج (Force Plate ) ۲- سيستم آناليز حركت ( Motion Analysis ) ۳- دستگاه الكترومايوگرافي ( EMG ) سيستم تحليل حركت: اين سيستم برای اندازه گيری اطلاعات سينماتيکی حرکت به کار می رود. اين اطلاعات شامل جابه جايی، سرعت و شتاب های خطی و زاويه ای می شود. سيستم يادشده دارای دو بخش نرم افزاری و سخت افزاری است. بخش سخت افزاری دربرگيرندة فريم کاليبراسيون، دوربين ها و نشانگرها (markers ) است. با استفاده از اين سيستم می توان حرکت را در دو بعد (با استفاده از يک دوربين) يا سه بعد (با استفاده از دو دوربين يا بيش تر) تجزيه و تحليل کرد. گفتنی است که دوربين های آناليز حرکت دارای قابليت تصويربرداری تا نرخ 1000 هرتز (1000 فريم در ثانيه) هستند. مراحل کار با سيستم های ساخت کارخانجات مختلف، متفاوت است ولی به طور کلی مراحل کار در آزمون آناليز حرکت از قرار زير است: پس از تنظيم مکان دوربين ها، نخستين مرحله در تست آناليز حرکت، مرحلة کاليبراسيون است. در اين مرحله، از فريم کاليبراسيون (شکل زير) تصويربرداری صورت می گيرد و به اين وسيله، مشخصات مکانِ آزمون تعيين می شود. پس از اين مرحله، بر روی مفاصل مورد نظر نشانگر نصب می شود. جايگزينی مکان دقيق نشانگر، مستلزم کسب تجربه است. پس از قرارگيری نشانگرها بر روی مفاصل، از حرکت ورزشکار با دوربين هايی با سرعت بالا فيلمبرداری می شود. سپس بر روی تصاوير فرآيندهای ويدئويی صورت می گيرد و تصاوير نهايی به نرم افزار تحليل حرکت وارد می شوند. اين نرم افزار با دنبال کردن نشانگرها، اطلاعات سينماتيک حرکت را استخراج می کند. سکوی نيرو: سکوی نيرو تعامل نيرويی فرد با زمين را اندازه گيری و ثبت می کند. اين دستگاه با توجه به نيروهاي اعمالي بر صفحه آن، نيرو را به سه راستاي عمود بر هم Fx، Fy و Fz ، تجزيه مي‌کند. علاوه بر اين سه خروجي، به كمك نرم‌افزار مي‌توان مقادير زير را نيز اندازه‌گيري کرد: - گشتاورها در حول محورهای Z,Y,X - مراكز فشار ax و ay - ضرايب اصطكاك دستگاه الکترومايوگرافی (EMG ): اين دستگاه فعاليت الکتريکی عضلات را اندازه گيری و ثبت می کند. الکترودهای اين دستگاه بر دو نوع سوزنی و سطحی می باشند. تصوير اين دو نوع الکترود در زير آمده است: فعاليت های ماهيچه ای در حين انجام حرکات ورزشی توسط اين دستگاه قابل اندازه گيری هستند. اين دستگاه ها غالباً دارای 4 يا 8 کانال اندازه گيری می باشند. منابع: bme.mshdiau.ac.ir [Hidden Content] bme.aut.ac.ir [Hidden Content] [Hidden Content] معرفی بیومکانیک و مهندسی ورزش ( دکتر احمد رضا عرشی و مهندس الهام شیرزاد)

[h=2]ربات جراح برای خارج سازی تومورهای مغزی[/h] ربات جراح برای خارج سازی تومورهای مغزی یک تيم از محققين دانشگاه Maryland بر روی طراحی یک ربات دستیار در زمینه جراحی مغز و اعصاب و خارجی سازی تومورهای درون جمجمه ای کار کرده اند. نتيجه این تلاش طراحی يک ربات به نام (MINIR (Minimally Invasive Neurosurgical Intracranial Robot شده است. از آنجا که تومور های مغزی حتی در حین اعمال جراحی ممکن است تغییر وضعيت داده و حرکت هايی داشته باشند، ثابت کردن وضعیت تومورها در حين جراحی به موازات انجام فرایند های دیگر توسط جراح و داشتن يک ميدان دید مناسب بسيار لازم و ضروری به نظر می رسد. این ربات می تواند به کمک يک اسکنر MRI ميدان دیدی سه بعدی از موضع دقيق تومور را فراهم کند تا امکان ادامه جراحی با درجه اطمینان بسيار بالاتری به وجود آید. با وجود اين ربات، خارج کردن تومورها بسيار دقیق تر و مطمئن تر خواهد بود. همچنين به دلیل بالا بودن میزان دقت در جراحی، ریسک بروز خطرات ناشی از جراحی به حداقل ممکن خواهد رسید. با پشت سر گذاشته شدن فاز اوليه، امید می رود که این ربات به اتاق های جراحی نزديک تر شود. انجمن بين المللی سلامت با اهدا 2 ميليون دلار، عمليات توسعه و طراحی اين ربات را یاری کرده تا هرچه سريعتر بتواند به جمع ربات های پزشکی قابل اعتماد در اتاق های عمل بپیوندد. طراحان اين ربات معتقدند این ربات پتانسیل ايجاد يک انقلاب در زمینه تشخيص و درمان تومور های مغزی و درون جمجمه ای را دارد و می تواند با بالا بردن دقت جراحی، کیفیت زندگی بیماران مبتلا به تومور های مغزی را بهبود بخشد. منبع: نارنجی

به نقل از يك پزشك : تابستان گرم سال ۶۳، یکی از کتاب‌های علمی تخیلی از ایزاک آسیموف می‌خواندم: سفر معجزه‌آسا! داستانش را باید همه شما بدانید: «دانشمند برجسته‌ای که به یکی از بزرگ‌ترین اکتشافات علمی جهان نایل آمده است، قبل از آنکه موفق به تشریح جزئیات اکتشافات خود شود، در جریان توطئه‌ای در یک سانحه اتومبیل، دچار عارضه مغزی می‌شود. نجات جان این دانشمند معروف، برای بشریت واجد اهمیت حیاتی است. اما این امر میسر نیست، زیر عمل جراحی مغز از طریق شیوه‌هالی معمولی، احتمالا عوارضی بر جای خواهد گذاشت که به از بین رفتن حافظه وی منتهی خواهد شد. تنها یک راه وجود دارد و آن این است که یک زیردریایی اتمی، هماره تیم کوچک جراحی، در مقیاس یک باکتری کوچک‌ شده و به بدن او تزریق شوند تا از این طریق جریان خون به مغز راه یافته و لخته خون را از درون به وسیله اشعه لیزر منهدم کنند، ولی …» خب! این خلاصه داستان بود که در پشت کتابی که نشر ونداد در آن زمان به مبلغ ۴۰۰ ریال منتشر کرده بود، آورده بود و خواندنش من را مشتاق کرد که از پدرم بخواهم، کتاب را برایم بخرد! کتاب اصلی با عنوان Fantastic Voyage در سال ۱۹۶۶ نوشته شده بود و بد نیست بدانید که با اینکه فیلم سفر معجره‌آسا، شش ماه پس از انتشار کتاب، به نمایش درآمد، اما این فیلم اقتباسی از اثر آسیموف نبود، بلکه برعکس این آسیموف بود که کتابش را با استفاده از ایده فیلمنامه نوشته بود و در کتابش تعدادی از ایرادهای منطقی فیلم را برطرف کرده بود.

ربات به این کوچکی،‌کارها به این بزرگی نویسنده: فاطمه مهندسی، پروفسور محرم حبیب نژاد کورایم نانوتکنولوژی در مهندسی پزشکی ، تحولی در درمان بیماری هایی مانند سرطان ، بیماری های قلبی-عروقی ، بیماری های اعصاب ، عفونت و بیماری های دیگر ایجاد کرده است. نانوتکنولوژی باعث به وجود آمدن ابزار کوچک ، سریع و ارزان با عملکرد های جدید شده است . تحولات نانوتکنولوژی در علوم مختلف، سنسور ها ، کامپیوتر ها باعث ظهور نانو و میکرو ربات ها شده است. میکرو و نانو ربات ها از یک سو با حجم زیادی از اطلاعات سر و کار دارند و از سوی دیگر از طریق سنسور ها و عملگرها با جهان فیزیکی در ارتباط هستند. نانورباتیک نانورباتیک علم جدیدی است که شامل طراحی ، ساخت و برنامه نویسی نانو ربات است. نانورباتیک در ارتباط با موارد زیر کاربرد دارد: 1- ساخت ربات هایی با ابعاد نانو یا ساخت میکرو ربات هایی که از اجزای نانومتر یک تشکیل شده اند. 2- برنامه نویسی ربات ها 3- جابجایی ذرات نانومتریک و اسمبل کردن این ذرات حیطه کاری نانو ربات ها درون بدن انسان است و می توانند مقدار ترکیبات مختلف را در بدن نشان داده و اطلاعات را در حافظه داخلی خود ذخیره کنند. نانو ربات ها قادر به معاینه یک بافت خاص بوده و خصوصیات بیوشیمیایی و بیومکانیک را با جزئیات کامل بررسی می کنند و به طور کلی شناسایی محیط بیولوژیک را به راحتی انجام می دهند. قابلیت های مطلوبی که یک نانو ربات باید داشته باشد عبارتند از: تجمع هوشمند هوشمند بودن نانو ربات ها در جمع شدن در یک محل خاص برای انجام عملیات پزشکی و اینکه پس از اتمام ماموریت،در صورت لزوم، پراکنده شوند. رفتار های مشارکتی و همکاری یعنی همکاری نانو ربات ها و هماهنگ عمل کردن آنها در ماموریت ها ، گاهی عملکرد دسته جمعی نانو ربات نتیجه بهتری دارد. خود ترمیمی نانو ربات ها برخی نانو ربات ها باید قادر باشند که به طور اتوماتیک خودشان را اسمبل کرده یا همانند موجودات تک سلولی تکثیر یابند و نیز در صورت صدمه دیدن بتوانند خودشان را تعمیر کنند. برنامه ریزی و پردازش اطلاعات پردازش اطلاعات جمع آوری شده از محیط بیولوژیک و برنامه نویسی کردن برای نانو ربات ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است . از نظر عملکردی نانو ربات ها به دو دسته تقسیم می شوند: 1- ربات های خودمختار: هر کدام از نانو ربات های این دسته به طور جداگانه دارای یک نانو کامپیوتر است که نانو ربات را کنترل کرده و باعث می شود که نانو ربات مستقل عمل کند. 2- ربات های Insect : این نوع ربات ها در یک ناوگان نانورباتیک قرار دارند که همگی تحت یک کامپیوتر مرکزی کنترل می شوند. نانو ربات های پزشکی انتظار می رود که بیشتر نانو ربات های اولیه پزشکی برای تشخیص بیماری و ترمیم ضایعات و عفونت ها به کار روند. این طراحی شامل سیستم مویرگی نیز می شود. حد اکثر قطر مویرگ ها 20 میکرون است و قطر متوسط آنها 8 میکرون است. طراحی نانو ربات های پزشکی باید به گونه ای باشد که این اندازه ها را در بر گیرد ، زیرا سلول های خونی باید از این دیواره ها عبور کنند. سلول های خون انعطاف پذیر هستند در حالی که نانوربات ها به این صورت نیستند لذا باید به سلول ها بچسبند. ماده اولیه ای که نانو ربات های پزشکی از آن ساخته می شوند عموما کربن است که می تواند در اشکال و فرم های مختلف وجود داشته باشد. طبیعت الگوی مناسبی برای ساخت نانو ربات است.لذا برای ساخت نانو ربات از مواد طبیعی موجود مثل DNA، پروتئین و رشته های پپتید استفاده می شود. به این نوع ربات ها بیو-نانو ربات اطلاق می شود. به طور کلی nano device هایی که در پزشکی کاربرد دارند ،جایگزین مناسبی برای سلول های بیمار یا نا مناسب است. منابع انرژی برای نانو ربات ها مؤثر ترین روش برای این که نانو ربات ها مدام در حال حرکت و فعالیت باشند(در هر محیطی نه صرفا محیط بیولوژیک)،ایجاد منابعی از انرژی است که از محیطی که نانو ربات در آن مشغول به کار است فراهم شود. انرژی جنبشی سیال،اشعه های الکترومغناطیسی که از نور ساطع می شوند گزینه های مناسبی برای منبع انرژی هستند، که این اشعه ها برای فضای کاری باز مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین استفاده از تغییرات دمایی یا کم و زیاد شدن نور نیز گزینه مناسبی هستند. اما برای یک فضای کاری گسترده انرژی تولید شده از ارتعاش مناسب تر خواهد بود که در محیط های مختلف از جمله محیط بیولوژیک می توان از آن استفاده کرد. مزایا و مشکلات نانورباتیک به طور کلی در ساخت نانو ربات دو مسئله مهم وجود دارند. اولا شبیه سازی و طراحی بر اساس ربات های ماکرو که شامل نیروی محرکه،برقراری ارتباط و جهت یابی است و ثانیا اسمبل کردن قطعات نانو ربات. تحقیقات در زمینه نانورباتیک جنبه تئوری داشته و تا کنون نانو ربات مصنوعی غیر بیولوژیک ساخته نشده است. اما از نظر تئوری مزایا و مشکلاتی مورد توجه واقع شده اند که عبارتند از: 1- با دوام بودن نانو ربات ، که از نظر تئوری سال ها دوام دارند. 2- زمان عملکرد آنها بسیار کم است،زیرا جابجایی آنها محدود بوده و اتفاقات بیولوژیک با همان سرعت رخ می دهند اما در زمان کمتر. 1- احتمال می رود که نانو ربات ها به دلیل اندازه کوچک ،از سوی بدن به عنوان عوامل بیماری زا شناسایی نشوند. 4- اندازه کوچک ، محدودیت هایی ایجاد می کند به این دلیل که اندازه های فوق العاده کوچک امکان عبور نانو ربات از هر ساختار نا مشخص و ناخواسته را می دهد بدون اینکه هدایت یا متوقف شود. اجزای نانو ربات بنا به نوع کاربری نانوربات اجزای آن تغییر می کنند اما اجزای بیان شده در این قسمت، اجزای اصلی نانو ربات ها هستند که در هر نانوربات صرف نظر از نوع کاربرد وجود دارند. نانوسنسورها نسل جدید سنسور ها،در مقیاس نانو، به سه دسته تقسیم می شوند: 1- سنسورهای فیبر نوری (اپتیکی) 2- سنسورهای مکانیکی سنسورهای الکترونیکی نانو سنسورهای اپتیکی از این نانوسنسورها برای مطالعه متابولیسم در سلول های زنده استفاده می شود. پروب های فیبر نوری سر بسیار نازکی دارند (500-20 نانومتر) . هنگامی که نور به این فیبر تابیده می شود ، این سر نازک میدان ناپایداری تولید می کند.زیرا قطر این سر فیبر از طول موج نور کمتر است.وضوح تصویر با این پروب ها بسیار زیاد است. به دلیل این که این میدان ناپایدار حجم کوچکی از اطراف خود را تحریک می کند. نانوسنسورهای مکانیکی در مقیاس نانو پیوندهایی قوی بین ساختار ها با خواص مکانیکی یا الکترونیکی یا شیمیایی وجود دارد که ساخت وسائل نانومتریک بسیار حساس به محیط و مواد شیمیایی را امکان پذیر می سازد. به وسیله این حساسیت بسیار بالا تغییر شکل های مکانیکی و سیگنال های گرمایی وآکوستیک قابل تشخیص هستند. شکل های زیر نانولوله های تحت بارگذاری ها را نشان می دهند. فشار محوری و کشش و خمش در این نانو لوله ها تغییرات زیادی در خواص الکتریکی ماده ایجاد می کنند. یک مدل از نانوسنسورهای مکانیکی-شیمیایی نانواهرم ها هستند. ایده اصلی این نانوسنسور ها این است که یک ماده بیولوژیک به اهرم متصل شود. این اتصال باعث تغییر فرم در اهرم می شود که می تواند تغییر در جرم یا تغییر در تنش سطح اهرم باشد. از این تغییرات برای حس کردن می توان استفاده کرد. یک طرف اهرم با یک پوشش حس کننده یا ملکول های گیرنده پوشانده می شود.هنگامی که این اهرم در معرض محلول یا محیط خاصی قرار بگیرد، ملکول های مشخص یا هدف به آن می چسبند،که با این اتصال سطح انرژی اهرم تغییر کرده ،تغییر طول در اهرم ایجاد می کند. نانومحرک ها عملکرد این المان در مقیاس ملکولی ایجاد حرکت، نیرو، سیگنال یا ذخیره کردن اطلاعات است. این ماشین ها انرژی ذخیره شده الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کنند. این تبدیل به دلیل وجود ارتباطات قوی بین ساختار ها است.به طور کلی کنترل حرکات مکانیکی در مقیاس ملکولی یکی از اهداف اصلی نانوتکنولوژی است.ماشین های ملکولی بسیار مورد توجه هستند زیرا: 1- بازده بسیار بالا یی دارند. 2- به دلیل خاصیت خود ترمیمی برای استفاده به تعداد انبوه قیمت مناسبی خواهند داشت. 3- به طور طبیعی در بدن وجود دارند. نانومانیپیولیتور نانومانیپیولیتور سیستمی است که به کمک آن و سیستم های بصری ، می توان ملکول ها و ذرات نانومتر یک را لمس، مشاهده و جابجا کرد. کاربرد نانورباتیک در پزشکی نانومدیسین نانومدیسین در واقع استفاده از نانوتکنولوژی در درمان،تشخیص و کنترل سیستم های بیولوژیک است،که شامل شناسایی هدف مربوطه و انتخاب حامل های مناسب برای دست یابی به پاسخ های مناسب و حداقل ساختن اثرات جانبی داروها است. در زمینه نانومدیسین، نیازی به تغییر دادن ترکیبات دارویی نبوده و فقط طریقه حمل آن باید تغییر کند. این سیستم دارای یک حامل است که دارو توسط آن قسمت حمل می شود. مشخصه مهم یک سیستم دارو رسان مؤثر، توانایی برای انجام انتقال هدف دار و کنترل شده دارو است. برای این منظور داروها باید باسرعت مناسبی آزاد شوند. آزاد شدن سریع دارو باعث عدم جذب مناسب و اثرات جانبی دیگر دارد. به علاوه باید توجه داشت که دارو هنگام حمل تجزیه نشود، برای همین داروها را باید در محفظه هایی(کپسول هایی)قرار داد. ماده حامل دارو باید با دارو سازگار بوده تا دارو به راحتی با آن پیوند برقرار کند. نانو جراحی روش های جراحی کلاسیک به صورت ماکرو هستند؛ اما بعضی از جراحی های خاص مثل جراحی چشم نیازمند وسایل و ابزار ظریف تر و کوچک تر شدند. لذا میکرو جراحی ظهور کرد. در چند سال اخیر کوچک سازی،پیشرفت های زیادی در جراحی ایجاد کرده است.اولین مزیت نانوجراحی کاهش شوک ها و زخم های ناشی از جراحی کلاسیک است. همچنین شکاف و برش در نانوجراحی وجود ندارند. همین مسائل باعث بهبودی سریع تر بیمار می شود. جراحی های معمولی سنگین و طاقت فرسا هستند؛ هم برای بیمار و هم برای جراح از یک طرف بیمار دچار ترس و دلهره، دردهای متعدد و زمان بهبودی طولانی شده و از طرف دیگر جراح به تمرکز، برای مدت طولانی احتیاج دارد تا جراحی را کامل و دقیق انجام دهد. اشتباهات جراح که ناشی از خستگی و دید کم هستند اجتناب نا پذیرهستند. در نانوجراحی،جراح از دسته هایی برای فرمان استفاده می کند تا بازوهای نانو ربات را که مجهز به ابزار جراحی کوچک هستند کنترل کرده و به محل مورد نظر برساند. بازوی دیگر نانو ربات دوربینی حمل می کند که جراح می تواند محیط درون بدن را مشاهده کند. معرفی دو مدل از میکرو- نانو ربات های ساخته شده ربات پرنده ساختن بال هایی برای نانو ربات نه تنها تحولی در نوع حرکت نانو ربات است، بلکه کاربرد آن را وسیع تر می سازد. حشرات می توانند با حمل باری در حدود وزن بدنشان پرواز کنند و حداکثر شتابی که به آنها می رسد 10 متر بر مجذور ثانیه است. علی رغم این که این ربات ها برای پرواز به هوا نیازمندند، اما قادر به حرکت در مکان های غیرقابل عبور برای ربات های پا دار نیزهستند. این ربات در مقیاس میکرون هستند و از قوانین آیرودینامیک برای طراحی آنها استفاده شده است. ربات خزنده استفاده از این نانو ربات ها علاوه بر اطمینان در سلامتی افراد باعث کاهش هزینه های عمل جراحی نیز می شود. این نانو ربات ها فضاهای کاری دارند که ابزار معمولی قادر به رسیدن به آنها نیستند. سه عامل در این طراحی باید مد نظر قرار بگیرند: 1- سطح اتصال حداکثر شود. 2- برای افزایش نیروی اتصال، باری بین سطح عمودی و ربات برقرار شود. 3- اعمال نیروی جدا کننده در مرحله جدایی نانوتکنولوژی پیشرفت های زیادی در عرصه های مختلف علوم ایجاد کرده است. در زمینه سلامت و درمان نیز تحولات شگرفی ایجاد خواهد کرد. استفاده از نانو ربات ها یا بیونانوربات ها برای دارو رسانی، از اثرات جانبی دارو ها کم کرده و عمل درمان سریع تر انجام خواهد گرفت؛ زیرا فقط بافت بیمار تحت دارو رسانی قرار می گیرد. با نانو ربات های جراح نیز جراحی ها راحت تر انجام خواهند شد. این ربات ها می توانند به نقاطی از بدن بروند که انسان و ابزار معمولی قادر به دسترسی به آنها را ندارند. خستگی و ناشی بودن جراح همیشه مشکلات فراوانی برای بیماران ایجاد می کند؛که با نانوجراحی این مشکلات از بین می رود؛ علاوه بر این، از استرس و دلهره بیماران پیش از عمل نیز کاسته می شود. اما مشکلاتی نیز در این زمینه وجود دارند. اولین مسئله ساخت مواد نانو مقیاس است که هنوز در مراحل اولیه به سر می برد. مشکل دیگری که در این ارتباط وجود دارد این است که این مسئله هنوز مشخص نیست که برخورد بدن در برابر ورود نانو ربات ها به بدن چگونه خواهد بود. آیا بدن آنها را به عنوان عوامل تهاجمی شناسایی خواهد کرد یا خیر؟ و این که آیا این مواد سمی هستند و در بدن تولید سم و مواد حساسیت زا می کنند؟ پاسخ این گونه سؤالات هنوز برای بشر مبهم است،اما احتمال می رود که حداکثر تا 10 سال آینده از این تکنولوژی برای درمان و تشخیص زود هنگام بیماری،که مهم تر از عمل درمان است، استفاده شود. شکل1 – تصاویر تئوری از نانو ربات های ترمیم کننده سلول شکل 2) نانونسورهای مکانیکی شکل3- مو تورهای چر خان شکل 4 نانو ربات پرنده منبع: ماهنامه مهندسی پزشکی