بسیاری از بیماریها از قبیل پارکینسون، صرع، اسپاسم ماهیچه و دردهای مزمان به دلیل ایجاد پالسهای عصبی ناخواسته به وجود می آیند. در صورت جلوگیری از انتشار این پالسها می توان بسیاری از این بیماریها را بهبود بخشید. در گذشته روشهای مختلفی از قبیل روش های دارویی و یا حرارت دادن عصب و در صورت نیاز جراحی و بریدن عصب برای حذف این ایمپالسها بکار گرفته شده که هر کدام دارای مشکلاتی از قبیل اثرات جانبی جدی، آسیب رساندن به عصب و اثربخشی روی بخشهای دیگر سیستم عصبی بوده اند و از این رو نرخ موفقیت بسیار پایینی را به همراه دارند. یکی از بهترین روشها برای انسداد این پالسها استفاده از جریانهای متناوب فرکانس بالا (hfac) می باشد که روشی ایمن، بازگشت پذیر و دارای خاصیت انتخابی است. این روش دارای مشکلاتی و محدودیتهایی نیز می باشد که از آن جمله می توان به محدودیت تزریق بار الکتریکی به بافت در دراز مدت و همچنین به وجود آمدن پاسخ هجومی اولیه در ابتدای تحریک اشاره کرد. از این رو استفاده ی کلینیکی از این روش هنوز میسر نشده و مطالعات برای بهینه کردن آن همچنان ادامه دارد. در این مطالعه ابتدا به کمک نرم افزارهای neuron و matlab، یک بررسی اولیه روی مدل hh (برای اکسون بدون مایلین) و دو مدل crrss و mrg (برای اکسون مایلین دار پستانداران) انجام شده و مدل mrg به عنوان بهترین مدل برای مطالعات تکمیلی انتخاب شد. مطالعه بر روی شکل موج های مختلف تحریک برای رسیدن به یک انسداد بهینه به عنوان یکی از محورهای اصلی این رساله انجام شد. همچنین برای اولین بار در شبیه سازی انسداد هدایت الکتریکی عصب، مطالعه روی یک جمعیت اکسونی با فرکانس و دامنه های مختلف تحریک انجام شد. با اعمال یک سری شکل موج ابداعی به نام مربعی نامتقارن با نسبتهای عرض پالس متفاوت به مدل mrg مشاهده شد که میزان بار تزریقی به عصب در یک فاز تحریک نسبت به اعمال شکل موجهای سینوسی و مربعی متقارن به شدت کاهش پیدا کرد. با مطالعه روی جمعیت اکسونی، درصد فیبرهایی که به ازای دامنه ی تحریک خاص دچار حالتهای مختلف انسداد می شوند بدست آمد و برای فرکانس های مختلف محاسبه شد. با توجه به اینکه کاهش میزان بار در هر فاز تحریک، یکی از رویکردهایی است که برای کاهش آسیب رسانی به عصب در طول تحریک الکتریکی مورد نیاز است، شکل موج ارائه شده در این مقاله توانست میزان بار تزریقی در یک فاز تحریک را نسبت به شکل موجهایی که در گذشته مورد استفاده قرار می گرفته کاهش داده و از این رو گامی موثر در جهت رسیدن به استفاده کلینیکی از روش hfac برای انسداد هدایت عصب بردارد. همچنین مطالعات روی جمعیت آکسونی نشان داد که ترکیب شکل موج پیشنهادی و روش کاهش دامنه به طور شیب (که در مطالعات گذشته برای حذف پاسخ هجومی انجام شده است) می تواند یک انسداد با حداقل جریان تزریقی به بافت و حداقل پاسخ هجومی اولیه را به وجود بیاورد.

در مطالعات عصب شناسی که در دهه اخیر انجام شده است، از تفاوت بین افراد برای شناخت بیشتر مغز استفاده شده است. این مطالعات به صورت غیر تهاجمی و با استفاده از تصاویر آناتومی مغز انجام می گیرد. یکی از تفاوت های بین افراد که در این مطالعات مورد توجه قرار گرفته است، تفاوت انسان ها در ویژگی های شخصیتی آن ها است. ویژگی های شخصیتی معمولا برای یک فرد ثابت هستند و بین انسان های مختلف متفاوتند. کمال گرایی یکی از ویژگی های شخصیتی است. چون کمال گرایی برای یک شخص در طول زمان معمولا ثابت و بین انسان های مختلف متفاوت است، این سوال پیش می آید که آیا اختلاف در میزان کمال گرایی افراد ریشه در تفاوت هایی بین ساختار مغز آنها دارد؟ هدف از مطالعه انجام شده بررسی ارتباط معنادار بین ساختار مغز با خصلت کمال گرایی با استفاده از تصاویر mri بود. در مطالعه انجام شده از پرسشنامه استاندارد سنجش کمال گرایی که دو جنبه مثبت و منفی کمال گرایی را اندازه می گیرد، استفاده شد. 49 نفر با تکمیل پرسشنامه در این مطالعه شرکت کردند و سپس تصویر mri مغز آن ها نیز ثبت شد. برای تحلیل تصاویر از روش ریخت شناسی مبتنی بر وکسل استفاده شد که شامل پیش پردازش و تحلیل آماری است. ابتدا هر یک از تصاویر ثبت شده به سه بافت ماده سفید، ماده خاکستری و مایع مغزی نخاعی تفکیک شدند. سپس از تصاویر ماده خاکستری جدا شده مغز ، یک الگوی میانگین بدست آمد. در مرحله بعد تصاویر نرمالیزه شدند و با الگو هماهنگ شدند تا از نظر ابعاد مغز یکسان سازی شوند. سپس برای بررسی ارتباط معنادار بین کمال گرایی مثبت و منفی با چگالی ماده خاکستری بخش های مختلف مغز، از یک مدل آماری استفاده شد. نتیجه تحلیل آماری برای کمال گرایی مثبت، ارتباط معناداری را با ساختار مغز نشان نداد. اما نتایج بیانگر آن است که همبستگی مثبت معناداری بین کمال گرایی منفی افراد با چگالی ماده خاکستری مغز آنها در ساختار تالاموس و قسمت پشتی قشر آهیانه ای عقبی چپ وجود دارد. مطالعات گذشته نشان داده بود که قسمت پشتی قشر آهیانه ای عقبی چپ با فکر کردن به وظایف و تعهدات و افسردگی، و تالاموس با ocd مرتبط است که ارتباط این ویژگی ها با کمال گرایی می تواند تاییدی بر نتیجه این مطالعه باشد.

احساسات نقش مهمی در زندگی روزمره انسان بازی می کنند، از این رو بازشناسی خودکار آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بازشناسی احساسات به صورت کلی با استفاده از دو روش کلامی و غیرکلامی انجام می شود. در روش های کلامی از خود فرد در مورد احساسات درونی او سوال می شود. اما در روش های غیرکلامی، احساسات به صورت خودکار و از طریق پردازش عکس العمل های بروز حالت و عکس العمل های فیزیولوژیک اندازه گیری می شوند. عکس العمل های بروز حالت شامل بررسی تغییرات ایجاد شده در صدا و تصویر فرد و عکس العمل های فیزیولوژیک شامل تغییرات رخ داده در سیگنال های فیزیولوژیک مانند سیگنال الکتریکی مغز، قلب، چشم و ماهیچه می باشد. بازشناسی احساسات با استفاده از هرکدام از این روش ها کاربردها، مزایا و معایب خاص خود را دارد. به عنوان نمونه استفاده از عکس العمل های بروز حالت مشکلاتی مانند پنهان کردن احساس توسط فرد و تفاوت های فرهنگی در بروز احساسات را دارد. همچنین از معایب سیگنال های فیزیولوژیک می توان به سختی در ثبت سیگنال و احتمال از دست دادن بخش مهمی از اطلاعات در اثر حرکت و وجود نویز اشاره کرد. از این رو اگر بتوان احساسات را به طور هم زمان هم از طریق عکس العمل های بروز حالت و هم از طریق عکس العمل های فیزیولوژیک بازشناسی کرد می توان مشکلات هردو روش را تا حد قابل توجهی کاهش داد. در این مطالعه هدف طراحی سیستمی است که سیگنال الکتروانسفالوگرام و حالت چهره افراد را به صورت هم زمان بررسی کند. چنین سیستمی کاربردهای مختلفی دارد که مهم ترین آن ها عبارتند از: دروغ سنجی، کمک به بیمارانی که قادر به درک احساسات هستند اما از نشان دادن آن در چهره خود ناتوانند، تحقیقات روانشناسی، بهبود ارتباط انسان رایانه وساخت بازی های کامپیوتری و ربات های با قابلیت احساسی نزدیک به انسان. برای تحقق این هدف، نیاز به طراحی آزمایش هایی مطمئن به منظور ایجاد چهار وضعیت احساسی خوشحالی، ناراحتی، آرامش و نفرت در شرکت کننده ها وجود دارد. با توجه به فقدان مجموعه تحریک کننده های عاطفی برای انجام چنین مطالعاتی در فرهنگ ایرانی، تلاش بعدی این مطالعه، جمع آوری مجموعه ای از تحریک کننده های عاطفی متناسب با فرهنگ کشورمان است. برای رسیدن به این هدف 24 شرکت کننده یک بار از طریق سیستم تصاویر استاندارد عاطفی که در دانشگاه فلوریدا آمریکا جمع آوری شده است و از جمله شناخته شده ترین مجموعه های تحریک کننده عاطفی است، تحریک می شوند و بار دیگر از طریق مجموعه از فیلم هایی که با توجه به فرهنگ ایرانی جمع آوری شده است، آزمایش می شوند و در حین انجام آزمایش تصاویر چهره و سیگنال مغزی آن ها ثبت می شود. سپس پیش پردازش های لازم جهت حذف نویزها و درست نماها انجام می شود. بعد از انجام این مرحله ویژگی های مختلف از جمله مخصات آماری سیگنال، بعد فرکتال و ضرایب مدل ar، با یکدیگر مقایسه می شوند. پس از انتخاب بهترین ویژگی، چهار دسته بند mlp، adaboost، naivebayes و baggingبا یکدیگر مقایسه می شوند. نتایج پردازش سیگنال الکتروانسفالوگرام حاکی از موفقیت بیشتر مجموعه فیلم های جمع آوری شده جهت تحریک عاطفی افراد شرکت کننده است. پس از پردازش سیگنال، پردازش تصاویر انجام می شود و در نهایت مقایسه بین نتایج به دست آمده از این دو پردازش انجام می شود. همان گونه که انتظار می رود در زمان تحریک طبیعی، چهره افراد تمامی احساسات را به خوبی در خود نشان نمی دهد و این در حالی است که با استفاده از سیگنال الکتروانسفالوگرام احساسات به خوبی از یکدیگر بازشناسی می شوند بنابراین با استفاده از سیستم پیشنهاد شده می توان مشکلات ناشی از مشخص نبودن احساس در چهره افراد را حل نمود.

امروزه با کاهش ابعاد و مصرف مدارهای الکترونیکی، امکان توسعه بسیاری از ابزارهای پزشکی مراقبتی، درمانی و توانبخشی بصورت قابل پوشیدن ویا نصب شونده در داخل بدن فراهم شده است که از این میان می توان به هولترمانیتورهای سیگنال قلب و مغز، پمپ های انسولین و ابزارهای کمک حرکتی برای ناتوانان اشاره کرد. در این ابزارها عامل محدود کننده فعلی تامین انرژی لازم برای این ابزارها است. وزن و اندازه بزرگ باتری هایی که به این منظور استفاده می شوند و نیاز به شارژ پی درپی آنها، عامل محدودکننده در کاربرد این ابزارها به شمار می رود. رویکرد نوین برای رفع این محدودیت، کسب انرژی لازم برای عملکرد دستگاه از خود بدن می-باشد. در این پژوهش، توسعه ابزاری برای کسب انرژی از راه رفتن با استفاده از مبدل پیزوالکتریک با هدف تامین انرژی ابزارهای پزشکی ارائه شده است. با بهره گیری از این سیستم، امکان استفاده طولانی مدت از ابزار بدون نیاز به شارژ باتری فراهم می گردد. توان کسب و ذخیره شده از فشار پا روی زمین حین راه رفتن با استفاده از این ابزار به 85/0 میلی وات می رسد که برای تامین انرژی ابزارهای کم مصرف کافی است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که امکان توسعه ابزارهای پزشکی پوشیدنی بدون نیاز به باتری وجود دارد.

در جامعه بشری افراد زیادی از معلولیت های جسمی-حرکتی رنج می برند. گستره محدودیت ها و ناتوانی ها در میان افراد معلول متفاوت است. در گروهی از بیماری ها فرد کنترل ارادی حرکت اندام و قدرت تکلم خود را از دست می دهد، درحالی که به لحاظ هوشی و ادراکی سالم است. واسط های انسان-کامپیوتر به عنوان یک فناوری یاری رسان، راهی برای بیان منظور و برقراری ارتباط با محیط بیرون برای این افراد فراهم می آورد. در این تحقیق، یک واسط انسان-کامپیوتر پوشیدنی طراحی و ساخته شده است که امکان بیان منظور را از طریق حرکت چشم و پلک زدن فراهم می کند. واسط طراحی شده عینکی است که از طریق بورد الکترونیکی تعبیه شده روی دسته آن، سیگنال الکتریکی چشم را ثبت و به صورت بی سیم به کامپیوتر منتقل می کند. در بخش نرم افزاری واسط، اطلاعات به صورت زمان حقیقی دریافت و پردازش می گردد. برای تشخیص حرکت های جهشی چشم و پلک زدن از روش های مشتق گیری، آستانه گذاری تطبیقی و تطبیق الگو استفاده شده است. در سیستم نه حالت حرکتی مختلف برای ارتباط با محیط کاربری تعریف گردیده است. این محیط های کاربری شامل یک بازی ساده کامپیوتری و یک صفحه کلید مجازی به صورت حرفی-عددی یا تصویری است که فرد می تواند با حرکت چشم خود با آن ها ارتباط برقرار نماید. سیستم نهایی روی یک بورد مدار چاپی در اندازه cm 5/4 × cm 6/2، با پوشش سبز و به صورت دو رو پیاده سازی شده است. ولتاژ تغذیه بورد 3 ولت و توان مصرفی آن mw 123 می باشد که با به کار بردن قطعه های کم مصرف محقق گردیده است. برای ارزیابی عملکرد دستگاه، 1071 کاراکتر توسط شش فرد عادی تایپ شد و صحت عملکرد سیستم در تشخیص حالت های حرکتی چشم، 1/94% ارزیابی گردید. نرخ تایپ 45/4 کاراکتر در دقیقه محاسبه شد که در 15% نهایی آزمایش ها، با عادت کردن بیشتر افراد به کار با سیستم، به مقدار 22/7 کاراکتر در دقیقه بهبود یافت. امکان-پذیری استفاده از دستگاه برای افراد ناتوان جسمی-حرکتی با انجام بازی کامپیوتری تعریف شده در سیستم توسط چهار فرد فلج مغزی و چهار اندام اثبات گردید. متوسط درصد موفقیت افراد در انجام حرکت های چشم برای ارتباط با سیستم 7/58% محاسبه شد و در یکی از سوژه ها با سه بار تکرار بیشتر آزمایش درصد موفقیت به 3/83% رسید. این دستگاه به فرد ناتوان جسمی-حرکتی این امکان را می دهد که از طریق کامپیوتر و تنها با حرکت چشم با دیگران ارتباط برقرار کرده و منظور، خواسته ها یا داشته های ذهنی خود را با دیگران به اشتراک گذارد. با پیشبرد قسمت نرم افزاری کاربرد دستگاه می تواند برای کمک به ناتوانان حرکتی دیگر که با وجود امکان صحبت کردن، قادر به استفاده از دست های خود نیستند تعریف گردد. به گونه ای که از دستگاه برای یادگیری راحت تر، نوشتن بدون نیاز به کمک دیگران، کار با کامپیوتر و اینترنت استفاده کنند. در نگاهی وسیع تر، این دستگاه می تواند برای افراد عادی نیز به عنوان واسط دیگری برای ارتباط با کامپیوتر در کنار موس و صفحه کلید مورد استفاده قرار گیرد.

هدف از این تحقیق بهبود قابلیت انتخاب در تحریک الکتریکی سیستم اعصاب مرکزی بوده است. رویکرد ما در فراهم کردن تحریک انتخابی، بهره گیری از ابزارهای مناسب برای کار با سیستم های پیچیده بود و بطور خاص نقش کارکردی دینامیک غیرخطی نورون ها و شبکه های نورونی مورد توجه قرار گرفته است. ابتدا با بررسی مکانیزم اثر تحریک الکتریکی بر سیستم اعصاب مرکزی، و با بهره گیری از رویکرد کل نگر، مفهوم انتخابی بودن تحریک در سطوح مختلف توصیف شد، که می تواند مرجع خوبی برای تحقیقات آینده باشد. در این رساله روشی نوین با عنوان روش "همپوشانی حداقل - حداکثر" بمنظور ارزیابی و تنظیم قابلیت انتخاب فضایی تحریک تدوین شده است در محیط شبیه سازی مورد ارزیابی قرار گرفت. در این شبیه سازی ها روش پیشنهادی امکان تخمین گستره فعال شدن نورون ها را با خطای مطلق کمتر از 19 میکرومتر (خطای نسبی کمتر از 11%) و پارامترهای رابطه آستانه - گستره را با خطای متوسطی کمتر از 20% فراهم کرد. همچنین مجموعه ای از روشهای مشابه که پیش از این بدون پشتوانه کافی در مورد صحت و کارآیی، پیشنهاد و استفاده شده بودند، از نظر صحت عملکرد و مقاوم بودن نسبت به نقض فرض ها و عدم قطعیت نسبت به سیستم زنده مقایسه شدند. نتایج نشان می دهد که روش پیشنهاد شده در این رساله نتایج دقیق تری را در مقایسه با روشهای پیشین ارائه می کند. در شبیه سازی های دیگری نشان داده شد که صحت این روش با وجود تعاملات بین نورونی و مستقل از نوع این تعاملات تا حد زیادی حفظ می شود. این روش بصورت تجربی در تحریک شاخه ای از عصب سیاتیک مورد استفاده قرار گفت که سازگاری نتایج حاصل ، تایید کننده کارآیی این روش و درستی نتایج بدست آمده بود.

جریانهای تداخلی یکی از محبوب ترین جریان های مورد استفاده در الکتروتراپی است و کاربردهای بسیار متنوعی دارد. با وجود این محبوبیت بالینی، مطالعات تجربی و آزمایشگاهی محدودی وجود دارد که به طور دقیق به بررسی مکانیزم تحریک با این جریانها و ارزیابی تأثیر پارامترهای تحریک پرداخته باشند. این تحقیق قصد دارد تا از طریق یک مطالعه ی مبتنی بر شبیه سازی، به ارزیابی الگوی فضایی تحریک فیبرهای عصبی توسط جریان های تداخلی بپردازد. به این منظور ابتدا با استفاده از نرم افزار neuron، مدل mrg که یک مدل بسیار دقیق از فیبر عصبی مایلین دار است، پیاده سازی شد و اثر تحریک خارج سلولی در یک محیط همگن و نامحدود مورد بررسی قرار گرفت. در این محیط، الگوی فعالیت فیبرهای عصبی در محلهای مختلف نسبت به الکترودهای تحریک، اثر تغییر زاویه ی بین محورهای تحریک، اثر فرکانسهای مدولاسیون مختلف بر الگوی فعالیت فیبر و نیز اثر فرکانس حامل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان داد، در راستای محورهای تحریک، نزدیک به سطح، فیبر پس از مدت کوتاهی از آغاز تحریک مسدود می شود. این در حالی است که فیبرهای عمیق تر در پاسخ به تحریک به صورت پیوسته فعال می شوند. نتایج پیشنهاد میکند، چنانچه هدف، تحریک یک بافت عمقی باشد، قرار دادن محورهای تحریک در زاویه ی 45 نسبت به هم، یا قراردن آن ها به طور موازی، نسبت به محورهای تحریک متعامد، بهینه و مناسب تر است زیرا کاهش آزردگی بیمار در اثر اعمال جریان را سبب می شود. بررسی اثر فرکانس مدولاسیون نشان داد، مطابق با نظریات کلاسیک، فرکانس مدولاسیون، تعیین کننده ی فرکانس آتش شدن فیبر عصبی است و بر الگوی فعالیت فیبر نیز اثر گذار است. بررسی اثر فرکانس حامل پیشنهاد کرد، استفاده از فرکانس های حامل کوچک تر بهینه و مناسب تر است. زیرا ضمن آن که تغییری در الگوی فعالیت فیبر ایجاد نمی کند، سبب می شود فیبر با جریان های کوچک تری فعال گردد، که این هم خطر آسیب به بافت و هم آزردگی بیمار در اثر اعمال یک جریان الکتریکی با شدت بالا را کاهش می دهد. پس از انجام شبیه سازی ها در محیط همگن و نامحدود، تحریک الکتریکی فیبرهای عصبی در یک محیط ناهمگن و محدود که دارای مشخصات هدایتی بافت زنده است، شبیه سازی شد. به این منظور از مدل mrg در نرم افزار neuron برای مدلسازی فیبر عصبی مورد تحریک و از ماژول ac/dc در نرم افزار comsol multiphysics برای یافتن توزیع پتانسیل ناشی از اعمال تحریک استفاده گردید. در این قسمت، الگوی مکانی فعالیت فیبرهای حسی و حرکتی در پاسخ به جریان تداخلی، اثر عمق بر آستانه ی فعال شدن فیبر و نیز اثر شکل موج تحریک (سینوسی، مربعی متقارن و مربعی نامتقارن) مورد بررسی قرار گرفت. هم چنین جریان تداخلی حقیقی و جریان تداخلی از پیش مدوله شده با هم مقایسه شدند. نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان داد، می توان با اعمال جریان تداخلی بر روی سطح پوست، به طور انتخابی فیبرهای حرکتی واقع در بافت عمقی را فعال و به طور هم-زمان فیبرهای حسی که از زیر الکترودهای تحریک می گذرند را مسدود کرد. این نتیجه می تواند ادعاهای سنتی مبنی بر قابلیت استفاده از جریان تداخلی برای تحریک بافت عمقی و کم تر بودن آزردگی ناشی از اعمال این جریان را تا حدی توجیه کند. با افزایش عمق، آستانه ی فعال شدن فیبر افزایش یافت. هم چنین در یک عمق مشخص، آستانه در مکان هایی بیشینه بود. مقایسه ی جریان تداخلی حقیقی و جریان تداخلی از پیش مدوله شده، پیشنهاد کرد که احتمالاً این دو جریان از نظر عمق نفوذ با هم تفاوتی ندارند. اما مسدود شدن فیبر حسی با اعمال جریان تداخلی حقیقی تا حدی توانست، ادعای کم تر بودن آزردگی اعمال این جریان را در مقایسه با جریان تداخلی از پیش مدوله شده، توجیه کند. بررسی اثر شکل موج توصیه کرد که در تحریک تداخلی از میان سه شکل موج سینوسی، مربعی متقارن و مربعی نامتقارن، استفاده از جریان مربعی نامتقارن بهینه تر است، زیرا با کاهش بار تزریقی، خطر آسیب به بافت را کاهش می دهد.

پمپ تزریق سرم ابزاری برای کنترل تزریق دارو و مایعات به بدن است با این هدف که تزریق دقیق تر و یکنواخت تر انجام شود و در نتیجه اثر دارو بهبود یابد. با توجه به مصرف قابل توجه این وسیله در بیمارستان های داخل کشور و عدم تولید نمونه ی داخلی آن، در این تحقیق تلاش شده است تا یک نمونه ی اولیه از این سیستم طراحی و ساخته شود. این سیستم شامل بخش های مکانیکی و الکترونیکی است که با توجه به رشته ی تحصیلی، طراحی انجام شده متمرکز بر روی بخش الکترونیکی این سیستم بوده است. برای تزریق مایع در این سیستم از پمپ کرمی شکل استفاده شده است که با موتور پله ای کار می کند و در نتیجه دقت بالاتری را در مقایسه با موتور dc فراهم می کند. سیستم طراحی شده شامل راه انداز موتور، آشکارساز قطره به روش نوری، سیستم تشخیص انسداد، و مدار تشخیص حباب هوا است. علاوه بر این سیستم دارای امکانات جانبی از جمله مدار تشخیص ورود خون به شلنگ سرم، و واحد ارسال پیام های هشداری با بلوتوث برای اجتناب از آلودگی صوتی در بیمارستان است. کنترل نرخ تزریق به گونه ای انجام شده است که در واحدهای زمانی متناسب با نرخ تعیین شده، قطره های دارو تزریق شوند و کنترل تزریق، تا حد امکان وابستگی کمتری به شرایط مکانیکی داشته باشد و بتواند ست های معمولی سرم و میکروست را پشتیبانی کند. برای افزایش دقت تزریق برای ست های معمولی، امکان مشخص کردن ضریب تصحیح وجود دارد. همچنین برای تزریق حلقه بسته براساس علائم حیاتی، سیستم تزریق متناسب با نرخ ضربان قلب طراحی شده است. لازم به ذکر است که طراحی با توجه به امکانات موجود در داخل کشور انجام شده است تا امکان تولید آن در کشور فراهم باشد. علاوه بر ارزیابی عملکرد سیستم به صورت بی بار، تست بر روی انسان نیز با میکروست انجام شده است. نتایج این تست ها نشان می دهد که سیستم طراحی شده در تزریق دارو عملکردی یکنواخت دارد و خطای تزریق کمتر از 10 درصد است. این دقت عمل، در حد دقت یکی از پر مصرف ترین سیستم های تجاری در بازار کشور است.

در تحریک الکتریکی سیستم اعصاب مرکزی، اجزای نورونی مختلفی، تحت تاثیر تحریک قرار می گیرند. فعال شدن هر یک از این اجزا، می تواند منجر به پاسخی متفاوت در سیستم عصبی شود. مطالعات گذشته، حاکی از این است که در تحریک کاتدی، آکسون های عبوری و در تحریک آندی بخش اولیه ی آکسون سلول های محلی، تحریک پذیرتر از سایر اجزای نورونی اطراف الکترود هستند. در این مطالعات، غالبا تحریک پذیری قسمت اولیه ی آکسون ها نسبت به دندریت ها و بدنه های سلولی بررسی شده است و پایانه های آکسونی چندان مورد توجه قرار نگرفته اند، اما نتایج برخی مطالعات تجربی، تحریک پذیری بالای پایانه ها را گواه می دهد. لذا، بررسی دقیق تر تحریک پذیری پایانه های آکسونی در مقایسه با سایر اجزای نورونی، دارای اهمیت است. پایانه های آکسونی، مشخصاتی دارند که آن ها را از سایر بخش های آکسون متمایز می کند؛ از جمله این ویژگی ها عبارتند از: ویژگی های ساختاری و ویژگی های هندسی مانند در انتها قرار داشتن پایانه ها، وجود بخش های مخروطی شکل در قسمت های مختلف پایانه ی آکسونی و شاخه بندی. هدف از انجام این پایان نامه، بررسی چگونگی تاثیرگذاری مشخصات هندسی پایانه های آکسونی بر تحریک پذیری آن ها بوده است. بدین جهت، ابتدا از مدل آکسون های مایلین دار مربوط به نورون های حرکتی پستانداران mrg))، استفاده شد. در این مدل، پایانه های آکسونی شبیه سازی نشده اند و تنها مشخصات هندسی پایانه ها به فیبر اعمال گشت تا دیدی کلی از تاثیر این قسم از مشخصات بر تحریک پذیری فیبر بدست آید. سپس، برای حصول نتایجی دقیق تر، از مدلی که به طور خاص به پایانه های آکسونی پرداخته بود استفاده شد. این مدل، مربوط به پایانه های فیبرهای هیپوکمپ است که آکسون های باریک و دکمه های سیناپسی بزرگی دارد. شبیه سازی ها در نرم افزار neuron انجام شد و اثر ویژگی های هندسی مختلف پایانه ی آکسونی بر تحریک پذیری آن در مقایسه با سایر بخش های آکسون بررسی شد. در نهایت، جمعیتی از 100 فیبر هیپوکمپ با در نظر گرفتن تمام مشخصات هندسی پایانه ها، شبیه سازی شد و در اطراف الکترود تحریک به شکل تصادفی توزیع گردید و محل شروع پتانسیل عمل در هر کدام از آن ها تعیین گشت. نتایج حاصل از شبیه سازی های انجام گرفته به کمک مدل mrg نشان داد که ویژگی های هندسی پایانه ی آکسونی بر تحریک پذیری آن می افزاید؛ این نتایج باعث شد فرضیه ی موثر بودن مشخصات هندسی پایانه های آکسونی در افزایش تحریک پذیری آن ها، تحکیم شود. شبیه سازی هایی که به کمک مدل فیبر هیپوکمپ انجام گرفت نشان داد، آستانه های تحریک انتهای فیبر عصبی نسبت به بخش مرکزی آن کمتر می باشد. وجود زایده های مخروطی شکل در انتها و میانه ی فیبرهای هیپوکمپ، آستانه های تحریک آندی را کم می کند ولی آستانه های تحریک کاتدی را افزایش می دهد. شاخه شدن پایانه های آکسونی منجر به افزایش تحریک پذیری فیبر می شود اما وجود برآمدگی در محل شاخه شدن پایانه، آستانه ی تحریک کاتدی و آندی را زیاد می کند. با این وجود، نتایج حاصل از شبیه سازی جمعیت آکسون ها نشان داد تحریک آندی، پایانه های آکسونی را نسبت به فیبرهای گذرنده بیشتر تحت تاثیر قرار می دهد؛ در حالی که تحریک کاتدی، بیشترین اثر را بر فیبرهای گذرنده دارند. نتایج این پروژه نشان داد که ویژگی های هندسی پایانه های آکسونی، به غیر از وجود برآمدگی در محل شاخه شدن پایانه، منجر به افزایش تحریک پذیری این بخش در برابر تحریک آندی می شود و آن را یکی از مهم ترین هدف های تحریک الکتریکی می سازد. فعال شدن پایانه های آکسونی با توجه به اثر مهاری یا تحریکی که بر نورون های محلی دارند، می تواند اثرات متفاوتی بر سیستم عصبی داشته باشد.

پارامترهای همودینامیک مانند حجم ضربه ای و نسبت زمان سیستولی، شاخصی از نیروی قلب، جهت به گردش در آوردن خون در سیستم قلب و عروق هستند. ارزیابی این پارامترها برای تصمیم گیری در نحوه ی اداره بالینی، اتخاذ شیوه ی درمان و پیش آگهی بیماران مبتلا به بسیاری از ناهنجاری های قلبی مادرزادی و اکتسابی از اهمیت بسزایی برخوردار است. قلب نگاری امپدانسی روشی غیرتهاجمی برای ارزیابی پارامترهای همودینامیک می باشد. با توجه به اهمیت دستگاه قلب نگار امپدانسی در درمان و تشخیص بیماری های قلبی و عروقی، نبودن نمونه ی داخلی و محدود بودن نمونه های خارجی آن در کشور، در این پژوهش یک دستگاه قلب نگار مبتنی بر امپدانس و راکتانس طراحی و توسعه داده شده است. امپدانس ناحیه ی قفسه ی سینه به علت تغییرات حجم خون در طول دوره های سیستول و دیاستول، به صورت متناوب با نرخ ضربان قلب تغییر می کند. به کمک اصول حجم سنجی امپدانسی این تغییرات امپدانس ثبت می شود بدین ترتیب که «واحد منبع جریان» یک جریان سینوسی khz50 با دامنه ی ma2 به قفسه ی سینه اعمال می کند و ولتاژ مدوله شده توسط امپدانس قفسه ی سینه به کمک «واحد ثبت ولتاژ» اندازه گیری می شود. اطلاعات امپدانس در دامنه و فاز سیگنال ولتاژ قرار دارند که توسط «واحد استخراج پوش» و «واحد استخراج فاز» به دست می آید. سیگنال ثبت شده شامل دو بخش ثابت و متغیر با زمان است که به ترتیب امپدانس پایه و تغییرات امپدانس قفسه ی سینه نام دارد و مشتق تغییرات امپدانس، با نام سیگنال icg شناخته می شود. علاوه بر امپدانس پایه و تغییرات امپدانس یک لید سیگنال ecg نیز به طور همزمان ثبت و به کمک «واحد دیجیتال سازی و ارسال» به صورت بی سیم به رایانه منتقل می شوند. سپس از ترکیب امپدانس پایه، سیگنال icg و سیگنال ecg پارامترهای همودینامیک استخراج می گردند. از قابلیت های دستگاه طراحی شده می توان به اندازه گیری پارامترهایی نظیر نرخ ضربان قلب، دوره ی پیش-تخلیه، زمان تخلیه ی بطن چپ، حجم ضربه ای، محتوای مایعات قفسه ی سینه و شاخص هیتر اشاره نمود. پارامترهای ذکر شده برای 4 فرد سالم توسط این دستگاه ثبت گردید و نتایج در محدوده ی طبیعی قرار داشت. همچنین برای یکی از افراد 4 پارامتر: دوره ی پیش تخلیه، زمان تخلیه ی بطن چپ، حجم ضربه ای و برون ده ی قلب با نتایج روش داپلر-اکوکاردیوگرافی مقایسه شد و درصد خطای نسبی هر کدام به ترتیب برابر با 5/2% ، 9%، 8% و 7% بود. نتایج به دست آمده حاکی از دقت قابل قبول دستگاه برای این فرد خاص است و در صورت انجام تست های اعتبارسنجی بر روی این سیستم، می توان از آن برای درمان و تشخیص بیماری-های قلبی وعروقی بهره گرفت.

در جامعه بشری افراد زیادی از معلولیت¬های جسمی-حرکتی رنج می¬برند. گستره محدودیت¬ها و ناتوانی¬ها در میان افراد معلول متفاوت است. در گروهی از بیماری¬ها فرد کنترل ارادی حرکت اندام و قدرت تکلم خود را از دست میدهد، درحالی که به لحاظ هوشی و ادراکی سالم است. واسط¬های انسان-کامپیوتر به عنوان یک فناورییاری رسان، راهی برای بیان منظور و برقراری ارتباط با محیط بیرون برای این افراد فراهم می¬آورد. در این تحقیق، یک واسط مغز و کامپیوتر پوشیدنی مبتنی بر پتانسیل¬های برانگیخته بینایی حالت دایمیساخته شده است که امکان ایجاد فرمانهای کنترلی را فراهم می¬کند. این دستگاه سیگنال الکتریکی مغز را ثبت کرده و به صورت بی¬سیم به کامپیوتر ارسال می¬کند. واحد ثبت و ارسال سیگنال به صورت بورد الکترونیکی کوچک و سبک وزنی است که روی دسته هدفون تعبیه شده است. یکی از مزایای دستگاه این است که بخش سخت افزار در بوردی در ابعاد cm 6/2× cm 5/4 با وزن بسیار کم 7 گرم بدون باطری دارد.سیستم مصرف توان کم برابر با مقدار mw123 در هنگام ارسال داده دارد. تغذیه بورد با یک باطری کوچک لیتیومی قابل شارژ صورت می¬گیرد که برای 6 ساعت امکان استفاده از سیستم بدون نیاز به شارژ را فراهم می¬کند. با توجه به این ویژگی¬ها کاربر در استفاده از دستگاه راحت بوده، محدودیت حرکتی ندارد و زمینه¬ی ثبت¬های طولانی مدت برای کار با دستگاه فراهم است. از آنجایی که واسط ساخته شده مبتنی بر ssvep است و برای ایجاد ssvep نیاز به تحریک مکرر دیداری است در بخش نرم افزار یک صفحه شامل 5 تحریک با فرکانس های قابل تنظیم و دقیق در محدوده hz 5 تاhz15ساخته شده است. در واحد پردازش سیگنال به طور همزمان از دو روش lasso و تخمین طیف welch استفاده شده که نسبت به روش¬های دیگر عملکرد بهتری را از خود نشان داده و تحقق پردازش زمان حقیقی داده را که خواسته¬ی اصلی سیستم است، فراهم می¬کند. همچنین تلفیق این دو روش باعث شده است که بتوان با وجود اعمال پردازش در پنجره کوتاه با طول s2، با تست روی 3 نفر به مقدارمیانگین نرخ انتقال اطلاعات 6561/43 و صحت 6667/88 %بیت در دقیقه دست یافت. در روش های به کار گرفته شده تاکنون برای تشخیص پاسخ ssvep در پنجره زمانی کوتاه، سیگنال از چندین کانال دریافت گردیده است. این در صورتی است که در این پروژه با وجود استفاده از یک کانال که موجب راحتر بودن کاربر می شود و همچنین انتخاب پنجره 2 ثانیه ای تشخیص با صحت بالایی انجام گرفته است. خروجی مرحله پردازش سیگنال 5 فرمان کنترلی به صورت زمان حقیقی با صحت و دقت بالا است که امکان به کارگیری سیستم برای ناتوانان جسمیدر کاربردهایی نظیر کنترل موس، کیبورد مجازی، ویلچر، پروتزهای عصبی و... را فراهم می کند.