چکیده

هدف از این تحقیق ساخت دستگاه شبیه ساز حرکت مفصل مچ پا است که می تواند برای درمان و توانبخشی بیماران مبتلا به فلج یک طرفه که دچار افتادگی پا هستند به صورت تمرین حرکتی دوطرفه و یک طرفه استفاده شود. بخش الکترونیکی دستگاه شبیه ساز شامل قسمت کنترل، سنسورها وعملگرها وبخش مکانیکی شامل سیستم انتقال قدرت، کفی پا و ساق نگهدارنده می باشد.در عملکرد دو طرفه، سیستم کنترل، موقعیت قرارگیری اندام سالم را از سنسورها دریافت می کند و فرمان لازم را به عملگرها و پیرو آن به سیستم انتقال قدرت جهت قرارگیری اندام فلج در همان موقعیت و به صورت قرینه می دهد. در عملکرد یک طرفه دستگاه به صورت اتوماتیک و یا با کنترل دستی به تمرین حرکتی پای فلج می پردازد.دستگاه شبیه ساز می تواند جهت درمان و توانبخشی بیماران در مراکز فیزیوتراپی، توانبخشی و منزل استفاده شود.

کلمات کلیدی: سکته ی مغزی، فلج یکطرفه ،توانبخشی مچ پا، شبیه ساز حرکت

.۱ مقدمه

سکته یک طرفه یا بیماری فلج یک طرفه ناهنجاری است که به علل مختفی نظیر چاقی، سیگار کشیدن، سن بالا ، دیابت، فشار خون، کلسترول، داشتن لختههای خونی و فشارهای عصبی رخ میدهد. در این ناهنجاری یک نیمه ی مغز دچار اختلال در ارسال فرمان به ناحیه شده و در نهایت باعث ضعف شدید عضله در ناحیه و عدم تحرک اندام مربوط به آن میشود. به دنبال این ناهنجاری درمان های دارویی آغاز و در ادامه درمان های فیزیکی و توانبخشی تجویز میشود ۱ ]،.[۲ در بحث توانبخشی و روش تمرین حرکتی دوطرفه سعی بر آن است که با تحریک و حرکت دادن اندام های درگیر بتوانند علاوه بر تقویت موضعی عضلات ناحیه ای،باعث تحریک موردی ناحیه آسیب دیده مغزی و در نهایت باعث آموزش مجدد آن ناحیه گردند.در این عمل متخصص فیزیوتراپی به بیمار آموزش می دهد تا اندام سالم خود را حرکت دهد و خود همزمان همان حرکت را بر روی اندام آسیب دیده به طور قرینه انجام می دهد .[۱-۳] با توجه به اینکه بحث توانبخشی در این افراد زمانبر، هزینهبر و برای بیمار خسته کننده است و اغلب دستگاه های ساخته شده در این زمینه با هدف کمک به فرد در راه رفتن یا تثبیت مچ پا ومحافظت از آن و نه درمان بیماری تولید شده اند، لذا تحقیق حاضر با عنوان “ساخت شبیه ساز حرکتی مفصل مچ پا برای بیماران فلج یک طرفه”جهت رفع این معضلات و راحتی بیمار تعریف گردیده است، ارائه این دستگاه علاوه بر سهل نمودن فیزیوتراپی بیماران در منزل، باعث بازتوانی هرچه سریع تر آنها و بدست آوردن حرکت دوباره اندام فلج شده از طریق حرکات قرینه و تکراری، تمرکز فرد و تحریک مداوم اعصاب ناحیه آسیب دیده می شود .[۶۱-۳]

۱دانشجوی کارشناسی ارشد
۲استادیار

۱

دومین همایش ملی پژوهش های کاربردی در »مهندسی برق، مکانیک و مکاترونیک«

۲nd National Conference on Applied Researches in Electrical, Mechanical and Mechatronics Engineering

هدف از انجام این تحقیق ساخت دستگاه شبیه ساز مفصل مچ پا در بیماران مبتلا به فلج یک طرفه می باشد که به هر دو پای سالم و آسیب دیده از ناحیه مچ وصل گردد و با انجام حرکات دورسی فلکشن(چرخش به بالا )، پلانتارفلکشن( چرخش به پایین)،اینترنال روتیشن(چرخش به داخل) و اکسترنال روتیشن(چرخش به بیرون) توسط پای سالم، این حرکات بر روی پای آسیب دیده به صورت قرینه اعمال شود.

.۲ مواد و روش تحقیق

وسیله شبیه ساز حرکت مفصل مچ پا در بیماران مبتلا به فلج یکطرفه از مکانیزمی تشکیل می شود که حرکات دورسی فلکشن، پلانتار فلکشن، اینترنال روتیشن و اکسترنال روتیشن مچ پای سالم را تشخیص می دهد و مشابه همان حرکات را به پای فلج بیمار اعمال می کند. به طور کلی فعالیت هایی که در ساخت این وسیله صورت گرفته شامل ساخت مکانیزم مکانیکی، ساخت مدارالکتریکی، برنامه نویسی برای شبیه سازی حرکات در رایانه و کالیبراسیون و راه اندازی وسیله ساخته شده می باشد.

مکانیزم مکانیکی شامل دو بخش تشخیص و اجرا است. بخش تشخیص به پای سالم بیمار وصل می شود و عامل محرک آن حرکت پای سالم بیمار می باشد. بیمار با حرکت پای سالم خود حرکات دورسی فلکشن-پلانتار فلکشن و اکسترنال- اینترنال روتیشن را بر روی قسمت تشخیص اعمال می کند. قسمت تشخیص فاقد هر گونه عملگر است ولی سنسورهایی جهت تشخیص میزان حرکات ذکر شده و موقعیت قرارگیری مچ پا، روی آن نصب می گردد. و بخش اجرا روی پای آسیب دیده ی بیمار نصب می شود و وظیفه ی آن اعمال حرکات دورسی فلکشن، پلانتار فلکشن ، اینترنال روتیشن و اکسترنال روتیشن به روی پای آسیب دیده می باشد. این قسمت، هم شامل عملگر برای اعمال حرکت مورد نیاز و هم سنسور جهت اطلاع از میزان حرکت اعمالی است.ساخت هر دو قسمت مکانیکی با اندکی تفاوت شبیه همدیگر است(شکل .(۶

شکل -۶ دستگاه شبیه ساز حرکت

کفی پا: قطعه کفی پا از برش و شکل دهی ورق آهنی و اتصال قطعه میله گرد از طرفین ساخته می شود.میله گردها در امتداد محور چرخشی مچ پا هنگام انجام حرکات دورسی فلکشن و پلانتار فلکشن وصل می شوند .

۲

دومین همایش ملی پژوهش های کاربردی در »مهندسی برق، مکانیک و مکاترونیک«

۲nd National Conference on Applied Researches in Electrical, Mechanical and Mechatronics Engineering

ساق (نگهدارنده کفی پا) : قسمت ساق بخش ثابت دستگاه می

باشد که بر روی ساق پا نصب و ثابت می شود و قطعه کفی پا به آن وصل
می شود. در محل نصب کفی پا روی قسمت ساق شیاری ایجاد می شود تا

کفی بتواند به راحتی حرکات دورسی فلکشن، پلانتار فلکشن ، اینترنال

روتیشن و اکسترنال روتیشن را انجام دهد.

مطابق شکل۲ با در نظر گرفتن نقطه O مرکز محور فرضی که

دو میله طرفین کفی را به هم وصل می کند، هنگامی که بازو ها خلاف
جهت هم در طول شیار حرکت رفت و برگشت داشته باشند حرکات
اکسترنال روتیشن و اینترنال روتیشن برای کفی تولید می شود(شکل.(۲ شکل -۲ تولید حرکات اینترنال روتیشن و اکسترنال روتیشن

بااعمال حرکت دورانی به بازوی کفی حرکات دورسی فلکشن و پلانتار فلکشن و اعمال نیروی خطی در طول شیار حرکات اکسترنال روتیشن و اینترنال روتیشن در کفی ایجاد می گردد(شکل .(۳

شکل -۳ تولید حرکات دورسی فلکشن و پلانتار فلکشن

حرکات دورسی فلکشن ، پلانتار فلکشن ،اکسترنال روتیشن و اینترنال روتیشن در کفی سمت تشخیص با حرکت پای سالم بیمار تولید می شود اما این حرکات در سمت اجرا با اعمال نیروی خارجی انجام می پذیرد. برای ایجاد حرکت طولی در طول شیار و پیرو آن تولید حرکات اکسترنال روتیشن و اینترنال روتیشن برای کفی ازیک موتور گیربکس دار الکتریکی و یک سیستم پیچ ومهره (بلبرینگ ته میله) در هر طرف استفاده می شود. موتور الکتریکی نیروی چرخشی لازم را به سیستم پیچ و مهره اعمال می کند و سیستم پیچ و مهره حرکت دورانی را به حرکت خطی جهت کشیدن و یا هل دادن بازو های طرفین کفی تبدیل می کند.و این حرکت خطی بازوها منجر به تولید حرکات اکسترنال روتیشن و اینترنال روتیشن در کفی می شود(شکل.(۴

سنسورهای کشویی به صورت موازی با شیار قسمت
نگهدارنده نصب می شود و توسط یک تیغه به بازوی کفی متصل
می گردد، محور سنسور چرخشی نیز در انتهای میله ی بازو به طور
مستقیم به محور گردان کفی متصل می شود و قسمت ثابت سنسور
شکل -۴ اعمال حرکت طولی به بازو ها جهت
چرخان به امتداد تیغه ثابت می شود تا همزمان با حرکت طولی میله
انجام حرکات اینترنال روتیشن و اکسترنال روتیشن
بازو، حرکت کند(شکل.(۵

جهت انجام حرکات دورسی فلکشن و پلانتار فلکشن از سیستم انتقال قدرت تسمه و پولی استفاده شده و موتور دورتر از میله ی بازو روی تیغه ساق نصب می گردد و نیروی آن به کمک

این سیستم به بازو های کفی انتقال داده می شود(شکل.(۱ شکل -۵ سنسورها روی دستگاه شکل -۱ اعمال حرکت دورانی به