جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (خانم اکبرزاده)
موضوع: طراحي و تحليل یک سيستم چندمنظوره از دستگاه ایزوکنتيک با استفاده از آلياژ حافظه‌دار
ارائه دهنده: نیلوفر اکبرزاده
استادان راهنما: دکتر محمود کدخدائی الیادرانی
استادان مشاور: دکتر مجتبی بابایی خورزوقی
استادان داور: دکتر محمد‌رضا فروزان و دکتر مصطفی جمشیدیان
چکیده:
امروزه با توجه به پیشرفت علم تلاش بر این است که پل ارتباطی مابین علوم تجربی و مهندسی ایجاد شود. با توجه به کهولت سن اکثریت مردم، فیزیوتراپی اهمیت بسزایی در دنیا پیدا کرده است. از این‌رو انجام تمرینات توان‌بخشی و همچنین تمرینات ورزشی استقامتی و قدرتی حائز اهمیت میباشند. دستگاه‌های ایزوکینتیک جهت درمان‌های توان‌بخشی، تسریع بهبودی ناشی از صدمات، انجام تمرینات استقامتی و قدرتی در فیزیوتراپی‌ها و همچنین باشگاه‌ها استفاده می‌گردند. دستگاه ایزوکینتیک جهت انجام تمرینات مرتبط با دست، پا و کمر قابل استفاده است. این دستگاه به نحوی طراحی شده‌است که میزان برآیند نیروی وارده به آن بخش از دستگاه که با بدن فرد در تماس است، تقریبا ثابت باشد. دستگاه‌های ایزوکینتیک پیشین، جهت اعمال نیرو از فنر معمولی پیچشی، وزنه و گیرموتور استفاده می‌کردند. در اکثریت دستگاه‌های پیشین از فنر معمولی با سختی ثابت یا گیرموتور با توان، ولتاژ و سرعت ثابت استفاده شده است. معمولا دستگاه‌هایی که در باشگاه‌های ورزشی کارایی دارند، جهت اعمال نیرو از یک سری وزنه با اوزان ثابت و مشخص استفاده می‌کنند. ابتدای شروع تمرینات با توجه به نوع تمرینی که فرد قصد انجام آن را دارد و همچنین میزان توانایی بدنی شخص، وزنه مورد نیاز انتخاب می‌گردد. محدود بودن بازه اعمالی نیرو و عدم امکان تغییر وزنه در طول فرآیند از معایب دستگاه مذکور می‌باشد. به طور کلی گزاف بودن هزینه‌ی تامین این دستگاه و عدم تغییر میزان نیروی ورودی بر اساس توانایی فرد از معایب دستگاه‌های موجود در بازار است. . مواد هوشمند مصالحی هستند که با عملکردی هوشمندانه در مقابل تغییرات محیطی مانند موجودات زنده می‌توانند خود را با محیط منطبق سازند. دسته ای از این مواد، مواد حافظه‌دار نام دارند که دارای توانایی "به یاد آوردن" یک شکل حتی پس از تغییر شکل‌های نسبتاً شدید است که پس از تغییر شکل در دماهای پایین، این مواد تا زمان گرم‌شدن تغییر شکل نخواهند داشت و از این طریق آن‌ها به صورت خودجوش به شکل اصلی خود (شکل قبل از فرایند تغییر شکل) برمی‌گردند. از این رو استفاده از فنرهایی از جنس مواد هوشمند که از طریق اعمال محرک‌‌هایی از قبیل تغییر دما، تغییر ولتاژ و غیره واکنش نشان می‌دهند، توانایی رفع برخی از مشکلات اشاره شده را دارند. سختی فنر معمولی به قطر سیم، قطر فنر، جنس آن و تعداد حلقه‌های فنر وابسته است از این رو سختی فنر معمولی پس از ساخت قابل تغییر نمی‌باشد. لذا میزان نیروی تولید شده از فنر معمولی، فقط تابع میزان جابه‌جایی آن می‌باشد. سختی فنر آلیاژ حافظه‌دار تابع درصد ترکیبات نیکل و تیتانیوم، دمای کاری، ولتاژ اعمالی، قطر سیم، قطر فنر، تعداد حلقه‌های فنر و میزان تنش برشی اعمالی می‌باشد. لذا میزان نیروی تولید شده در فنر آلیاژ حافظه‌دار تابع دمای کاری، ولتاژ اعمالی و میزان کشش فنر مربوطه می‌باشد. با توجه به عدم یکسان بودن سختی فنر آلیاژ حافظه‌دار، طراحی دستگاه ایزوکینتیک ارائه شده در این پایان‌نامه به نحوی صورت گرفته است که قابلیت ثابت نگه داشتن برآیند نیروی وارده به محل اتصال دستگاه به بدن شخص را تا حدودی دارد. به این منظور با توجه به خواص حافظه‌داری و سوپرالاستیسیته بودن مواد حافظه‌دار (نایتینول)، در طراحی پیشنهادی به ترکیبی از فنرهای معمولی و آلیاژ حافظه‌دار پرداخته شده است که با توجه به قابلیت متغیر بودن سختی فنر آلیاژ حافظه‌دار، برآیند نیروی اعمالی تقریبا ثابت می‌گردد. استفاده از ترکیب فنر معمولی و فنر آلیاژ حافظه‌دار باعث کاهش هزینه تامین، سبک تر شدن این دستگاه و در نتیجه قابل حمل شدن آن می‌شود. لازم بذکر است که متصدی دستگاه امکان کاهش یا افزایش تعداد فنرهای حافظه‌دار یا معمولی را که به صورت موازی در نظر گرفته شده‌اند را دارد. این قابلیت باعث اعمال بازه نیرویی گسترده‌تری می‌گردد که سبب انجام تمرینات ایزوکینتیک به صورت حرفه‌ای است.
کلمات کلیدی: دستگاه ایزوکینتیک، آلیاژ حافظه‌دار، فنر آلیاژ حافظه‌دار، نایتینول، فنر، بیومکانیک، تمرینات ایزوکینتیک