مقاله کامل پژوهشی
برهمکنش انسان و رایانه
سحر صادقی؛ علی مالکی
دوره 11، شماره 2 ، مرداد 1396، صفحه 101-109
چکیده
بهمنظور افزایش تعداد فرکانسهای تحریک در واسط مغز-کامپیوتر مبتنی بر پتانسیل برانگیختهی بینایی حالت ماندگار، با توجه به محدودیت کاهش گام فرکانسی، ناگزیر به افزایش گسترهی فرکانسی میباشیم. این موضوع، قرارگیری فرکانسهای با رابطهی هارمونیک در گسترهی فرکانسهای تحریک و افزایش خطا در بازشناسی فرکانس را در پی خواهد داشت.در ...
بیشتر
بهمنظور افزایش تعداد فرکانسهای تحریک در واسط مغز-کامپیوتر مبتنی بر پتانسیل برانگیختهی بینایی حالت ماندگار، با توجه به محدودیت کاهش گام فرکانسی، ناگزیر به افزایش گسترهی فرکانسی میباشیم. این موضوع، قرارگیری فرکانسهای با رابطهی هارمونیک در گسترهی فرکانسهای تحریک و افزایش خطا در بازشناسی فرکانس را در پی خواهد داشت.در این مقاله، روشی سه مرحلهای، شامل تجزیهی حالت تجربی، تحلیل همبستگی متعارف و طبقهبند شبکهی عصبی، ارائه شده است، که میتواند مشکل خطای بازشناسی را برای گسترهی وسیع فرکانسی که شامل فرکانسهای با رابطهی هارمونیک هستند را برطرف نماید. بدین منظور، تحریک بینایی در محدودهی 6 تا 16، با گام فرکانسی 5/0 هرتز، با استفاده از جعبهابزار سایکوفیزیکس در متلب ایجاد شد. ثبت سیگنال پتانسیل برانگیختهی بینایی حالت ماندگار از ده سوژه و تنها از الکترود Oz صورت گرفت. پس از استخراج توابع حالت ذاتی سیگنال توسط تجزیهی حالت تجربی و بازسازی سیگنالهای ترکیبی، تحلیل همبستگی متعارف اعمال گردید. دو ویژگی شامل فرکانس بازشناسی شده و مقدار همبستگی در این فرکانس، استخراج و به طبقهبند شبکهی عصبی داده شد.میانگین صحت بازشناسی بهازای پنجرهی زمانی هشت ثانیه، برای تحلیل همبستگی متعارف (1N=)، %78 و برای تحلیل همبستگی متعارف (2N=)، %74 بود که با روش پیشنهادی، به ترتیب به %82 و %77 افزایش یافت. N تعداد هارمونیکها در ایجاد سیگنال مرجع روش تحلیل همبستگی متعارف را نشان میدهد.بهطور متناظر، بهازای پنجرهی زمانی چهار ثانیه برای حالت 1N=، صحت از%78 به %83 و برای حالت 2N= از %78 به %80 افزایش یافت. روش پیشنهادی توانسته است برای گسترهی وسیع فرکانسی، صحت بازشناسی فرکانس را نسبت به روش تحلیل همبستگی متعارف استاندارد بهبود بخشد. بر این اساس، امکان افزایش تعداد گزینههای فرکانسی با وسیعتر نمودن گسترهی فرکانس تحریک و درنتیجه افزایش نرخ انتقال اطلاعات فراهم میگردد.
مقاله کامل پژوهشی
رباتیک در پزشکی / بیورباتیک
محیا سالم؛ سعید ابراهیمی؛ مهدی بامداد
دوره 11، شماره 2 ، مرداد 1396، صفحه 111-125
چکیده
در این تحقیق، یک برونپوش بالاتنه بهمنظور انجام تمرینهای توانبخشی و کمک به افراد دارای مشکل حرکتی در انجام کارهای روزانه طراحی شده است. این برونپوش قادر به دوران دو درجهی آزادی مفصل شانه به صورت فعال و یک درجهی آزادی به صورت غیرفعال است. در سیستم طراحی شده از ایدهی مکانیزم انتقال کابلی و پولی راهنما با قابلیت تغییر راستای ...
بیشتر
در این تحقیق، یک برونپوش بالاتنه بهمنظور انجام تمرینهای توانبخشی و کمک به افراد دارای مشکل حرکتی در انجام کارهای روزانه طراحی شده است. این برونپوش قادر به دوران دو درجهی آزادی مفصل شانه به صورت فعال و یک درجهی آزادی به صورت غیرفعال است. در سیستم طراحی شده از ایدهی مکانیزم انتقال کابلی و پولی راهنما با قابلیت تغییر راستای اعمال نیرو بهره برده شده است. در این طرح، بر پایهی سیستمی با ساختاری ساده تنها از یک کابل برای حرکت رفت و برگشتی هر محور استفاده شده است. مکانیزم میلهای طراحی شده در این طرح با دوران دو درجهی آزادی مفصل شانه، قابلیت حمل آن را بدون نیاز به پایهای ثابت فراهم آورده است. سیستم محرکهی هر محور مستقل از محور دیگر عمل میکند، و بدین ترتیب، میتوان تنها مکانیزم مربوط به یک محور را روی بازو نصب و از آن استفاده نمود. این برونپوش حرکت کتف را در راستای عمودی محدود نمیسازد و در ضمن، ارزان، سبک، و قابل حمل بوده و به آسانی پوشیده میشود. در این مقاله، پس از معرفی سیستم برونپوش، روابط مربوط به گشتاور موتورها برای انجام گسترهی مشخصی از وظایف بدست آورده میشود. در ادامه، معادلات سینماتیکی و دینامیکی حاکم بر سیستم برونپوش استخراج گردیده و با شبیهسازی سیستم در نرمافزارهای کتیا و متلب و ارائهی نتایج، عملکرد آن مورد ارزیابی قرار میگیرد. نتایج حاصل مشخص میکند که برونپوش طراحی شده به خوبی قادر به انجام تمرینهای توانبخشی برای مفصل شانه میباشد.
مقاله کامل پژوهشی
بیوالکتریک
سمیرا عباسی
دوره 11، شماره 2 ، مرداد 1396، صفحه 127-135
چکیده
عملکرد نورون، وابسته به خواص سیناپسهای دریافتی و خواص ذاتی نورون است. با این حال، جمعآوری سیناپسی و پاسخهای ذاتی میتواند تا حد زیادی وابسته به ورودی سیناپسی باشد. هستههای عمقی مخچه که سیناپسهای مهاری از سلولهای پورکنژ دریافت میکنند، در این زمینه مورد توجه هستند. انتقال رفتار از سلول پورکنژ به هستهی عمقی در حیوان بیدار ...
بیشتر
عملکرد نورون، وابسته به خواص سیناپسهای دریافتی و خواص ذاتی نورون است. با این حال، جمعآوری سیناپسی و پاسخهای ذاتی میتواند تا حد زیادی وابسته به ورودی سیناپسی باشد. هستههای عمقی مخچه که سیناپسهای مهاری از سلولهای پورکنژ دریافت میکنند، در این زمینه مورد توجه هستند. انتقال رفتار از سلول پورکنژ به هستهی عمقی در حیوان بیدار و نحوهی کد کردن این اطلاعات توسط هستهی عمقی ناشناخته مانده است. برای بررسی این موضوع ثبتهای همزمان از حدود 50 سلول پورکنژ همگرا به هر هستهی عمقی مورد نیاز است که در آزمایشها غیرممکن است. بنابراین لازم است از روشهای مدلسازی استفاده شود. در تحقیق حاضر به منظور بررسی اثر ورودیهای سلول پورکنژ بر طیف فرکانسی هستهی عمقی، نحوهی انتقال اطلاعات رفتاری از سلول پورکنژ به هستهی عمقی و کدینگ رفتار توسط هستهی عمقی، قطارهای اسپایک مصنوعی از سلول پورکنژ تولید و مدولاسیون رفتاری (تنفس) به آنها اضافه، و سپس به مدل هستهی عمقی اعمال شدند. چگالی طیف توان آتش کردن هستهی عمقی در پاسخ به سیناپسهای ورودی از سلول پورکنژ بررسی و باندهای فرکانسی طیف خروجی هستهی عمقی تحلیل شد. نتایج نشان دادند که فرکانس مدولاسیون رفتاری در طیف خروجی هستهی عمقی منعکس میشود و در خروجی هستهی عمقی در پاسخ به مدولاسیون رفتاری دریافت شده از سلولهای پورکنژ، پیک فرکانس پایینی قابل مشاهده است. از طرفی مطالعهی قبلی نشان داده است که هستهی عمقی مخچه در پاسخ به مدولاسیون رفتاری دریافت شده از سلولهای پورکنژ کدینگ فرکانسی انجام میدهد، نتایج تحقیق حاضر میتواند تاییدی باشد بر انجام کدینگ فرکانسی توسط هستهی عمقی مخچه. بهعلاوه در خروجی هستهی عمقی با نرخ آتش کردن بالا، یک پیک فرکانس بالا مشاهده شد که میتواند ناشی از آتش کردن تونیک هستهی عمقی باشد.
مقاله کامل پژوهشی
بیومکانیک
محسن ربانی؛ محمودرضا صادقی؛ پریسا گلمحمدی؛ امین دیرانلو
دوره 11، شماره 2 ، مرداد 1396، صفحه 137-151
چکیده
بیماری آترواسکلروسیس، شایعترین بیماری قلبی عروقی است که در شریانهای بزرگ و یا متوسط اتفاق میافتد. مهمترین پیامد این بیماری تشکیل پلاکتهای شریانی در مکانهایی است که در آنجا علاوه بر آسیب شریانی، غلظت موادی نظیر لیپوپروتئینهای با چگالی کم (LDL) افزایش یافته است. پلاکتهای ایجاد شده نه تنها مانع خونرسانی مناسب ...
بیشتر
بیماری آترواسکلروسیس، شایعترین بیماری قلبی عروقی است که در شریانهای بزرگ و یا متوسط اتفاق میافتد. مهمترین پیامد این بیماری تشکیل پلاکتهای شریانی در مکانهایی است که در آنجا علاوه بر آسیب شریانی، غلظت موادی نظیر لیپوپروتئینهای با چگالی کم (LDL) افزایش یافته است. پلاکتهای ایجاد شده نه تنها مانع خونرسانی مناسب به بافتهای پایین دست پلاکت میشوند بلکه در مراحل پیشرفته، پارگی و یا سایش پلاکت میتواند موجب ایجاد لخته و نهایتا سکتهی قلبی یا مغزی شود. در این پژوهش به منظور بررسی دقیقتر نحوهی انباشت لیپوپروتئینهای با چگالی کم در ناحیهی مجرا و دیوارهی شریان کاروتید، به حل عددی انتقال جرم ذرات LDL با استفاده از مدل دیوارهی چند لایه و ضریب نفوذ وابسته به نرخ برش پرداخته شده است. دیوارههای رگ به عنوان جسم متخلخل و صلب فرض شده، و معادلات ناویر-استوکس، انتقال جرم و دارسی با درنظر گرفتن رفتار غیرنیوتنی خون در ناحیهی مجرای شریان و لایههای مختلف دیوارهی رگ با روش عددی حل شدهاند. در این مقاله تاثیر ثابت یا متغیر بودن ضریب نفوذ، تاثیر رفتار غیرنیوتنی خون، تاثیر رفتار غیرنیوتنی پلاسما و تاثیر فشار خون بر میزان انباشت ذرات LDL در ناحیهی مجرا و لایههای دیوارهی شریان کاروتید مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان دادند که متغیر بودن ضریب نفوذ در ناحیهی مجرای شریان و نیز رفتار غیرنیوتنی پلاسما در ناحیهی دیوارهی شریان میتوانند تاثیر قابل ملاحظهای در نتایج بهدست آمده برای انباشت ذرات LDL داشته باشند. همچنین افزایش فشار خون نه تنها موجب انباشت بیشتر ذرات LDL در مرز بین خون و دیوارهی شریان بلکه انباشت بیشتر این ذرات در لایههای مختلف دیوارهی شریان میشود که خود احتمال شکلگیری بیماری آترواسکلروسیس را افزایش میدهد.
مقاله کامل پژوهشی
برهمکنش سیال و جامد در محیطهای زیستی
علی وظیفهدوست صالح؛ ناصر فتورائی؛ مهدی نویدبخش؛ فرزاد ایزدی
دوره 11، شماره 2 ، مرداد 1396، صفحه 153-165
چکیده
صحبت کردن انسان، فرآیند بسیار پیچیدهای میباشد که حاصل برهمکنش جریان هوا در طول حنجره و ساختار ارتعاشی تارهای صوتی است. سولکوس، یکی از بیماریهای مرتبط با تارهای صوتی است که در این بیماری، لایههایی از تارهای صوتی وجود نداشته و تارهای صوتی دارای شکاف هستند و درنتیجه اختلالاتی در تولید صوت ایجاد میشود. در این مقاله برای اولین ...
بیشتر
صحبت کردن انسان، فرآیند بسیار پیچیدهای میباشد که حاصل برهمکنش جریان هوا در طول حنجره و ساختار ارتعاشی تارهای صوتی است. سولکوس، یکی از بیماریهای مرتبط با تارهای صوتی است که در این بیماری، لایههایی از تارهای صوتی وجود نداشته و تارهای صوتی دارای شکاف هستند و درنتیجه اختلالاتی در تولید صوت ایجاد میشود. در این مقاله برای اولین بار، بیماری سولکوس بهصورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته و تاثیرات بیماری بر ارتعاشات تارهای صوتی ارزیابی شده است. مدل ایدهآلی از تارهای صوتی سالم و مبتلا به سولکوس بهصورت دوبعدی تعریف شدهاست و مدل المان محدود از تارهای صوتی و راههای هوایی بهطور کامل جفتشده با نرمافزار الاسداینا حل شده است. مدل محاسباتی ارائهشده در دامنهی سیال از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی، فرمولبندی لاگرانژی-اویلری دلخواه و معادلات تراکمناپذیر پیوستگی و ناویر-استوکس و در دامنهی جامد از مدل سهلایهی الاستیک خطی استفاده شدهاست. نوسانات خودتحریک برای تارهای صوتی بیمار درجهی دو، ارائه شده و با مدل سالم مقایسه شدهاست. پاسخها به صورت کمی وکیفی مطالعه شده و مدل سالم با نتایچ عددی و تجربی گذشته مقایسه شدهاست. تاثیرات بیماری بر پارامترهای جریان و فرکانس ارتعاشی تارهای صوتی، مطالعه شده است. تجزیهوتحلیلهای انجامشده نشان داد که وجود شکاف در تارهای صوتی بیمار، باعث میشود فرکانس ارتعاشی تارهای صوتی کاهش یافته و عرض شکاف حنجره و دبی عبوری بیشینه و میانگین از دهانهی حنجره، افزایش مییابد.
مقاله کامل پژوهشی
قاسم صادقی بجستانی؛ عباس منزوی؛ سید محمدرضا هاشمی گلپایگانی؛ فرح اشرفزاده
دوره 11، شماره 2 ، مرداد 1396، صفحه 167-185
چکیده
اختلال اوتیسم یا درخودماندگی ذهنی یکی از اختلالات رایج بین کودکان است که با وجود تلاشهای بسیار، هنوز هم تشخیص دقیق آن با روشهای پاراکلینیکی ممکن نیست، از طرف دیگر، تشخیص زودهنگام این اختلال قبل از 18 ماهگی نقش بهسزایی در اثر بخشی روشهای درمانی بر این کودکان دارد. در این تحقیق، فضای جدیدی برای کمیسازی کیفیت تعاملات مغزی ...
بیشتر
اختلال اوتیسم یا درخودماندگی ذهنی یکی از اختلالات رایج بین کودکان است که با وجود تلاشهای بسیار، هنوز هم تشخیص دقیق آن با روشهای پاراکلینیکی ممکن نیست، از طرف دیگر، تشخیص زودهنگام این اختلال قبل از 18 ماهگی نقش بهسزایی در اثر بخشی روشهای درمانی بر این کودکان دارد. در این تحقیق، فضای جدیدی برای کمیسازی کیفیت تعاملات مغزی ارائه شده است که آن را فضای قبض و بسط (SFS) مینامیم، این فضا مبتنی بر نگرش سیبرنتیک، کلنگر و اطلاعاتی به سیگنال است. پس از انتقال سیگنال الکتروانسفالوگراف (EEG) به SFS برای 60 کودک نرمال و 60 کودک درخودماندهی ذهنی در رنج سنی 3 تا 10 سال، با توجه به نگرش سیبرنتیک، در استخراج ویژگی نیز هر کودک با خودش در دو وضعیت مشاهدهی انیمیشن با صدا و بدون صدا مقایسه گردیده است و تفاوت تفاوتها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج اعمال آزمونهای آماری حاکی از معناداری بسیار زیاد (P-Value=1.4E-4) ویژگیهای کیفی استخراج شده در تشخیص تغییر الگوی سالم و درخودماندهی ذهنی است.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
فرین کهربا؛ مریم محبی؛ حامد داننده حصار
دوره 11، شماره 2 ، مرداد 1396، صفحه 187-199
چکیده
مرگ ناگهانی قلبی یکی از مهمترین عوامل مرگ و میر در جهان به شمار رفته، و در بین مرگهای ناشی از بیماریهای قلبی سهم عمدهای را به خود اختصاص میدهد. یکی از راههای کاهش آمار مرگ ناشی از این دسته از بیماریها، تشخیص به موقع وقوع ناهنجاریهای خطرناک قلبی است. اساس این تحقیق بر این باور استوار است که ناهنجاریهای مخاطرهآمیز ...
بیشتر
مرگ ناگهانی قلبی یکی از مهمترین عوامل مرگ و میر در جهان به شمار رفته، و در بین مرگهای ناشی از بیماریهای قلبی سهم عمدهای را به خود اختصاص میدهد. یکی از راههای کاهش آمار مرگ ناشی از این دسته از بیماریها، تشخیص به موقع وقوع ناهنجاریهای خطرناک قلبی است. اساس این تحقیق بر این باور استوار است که ناهنجاریهای مخاطرهآمیز قلبی به صورت ناگهانی رخ نمیدهند، بلکه دقایقی قبل از وقوعشان، علائم و یا اختلالات پیشزمینهای به وجود میآید که حاکی از وقوع آنها است. هدف این مقاله، بررسی و مدلسازی سیگنالهای قلبی با استفاده از فیلتر کالمن تعمیمیافته، بر اساس مدل دینامیکی غیرخطی برای آشکارسازی ناهنجاریهای پیشزمینهای و معرفی یک اندیس برای تشخیص زودهنگام مرگ ناگهانی قلبی میباشد. در رویکرد ارائه شده، از نسخهی قطبی مدل دینامیکی غیرخطی سیگنال قلب مکشری استفاده میشود. در این مدل غیرخطی، هر ضربان از سیگنال الکتروکاردیوگرام به صورت مجموعهای از موجکهای گوسی بیان می شود. در الگوریتم پیشنهادی این مقاله، ابتدا مدل دینامیکی قلب با افزودن معادلات خودبازگشتی مربوط به پارامترهای مدل، اصلاح شده و سپس یک فیلتر کالمن تعمیمیافته، از آن مدل برای پردازش سیگنال قلبی استفاده میکند. در گام بعد، یک الگوریتم ابتکاری بر اساس ساختار پیشنهادی و با استفاده از نظارت بر سیگنال وفاداری (که تابعی از سیگنال نوآوری فیلتر کالمن است)، به تشخیص ناهنجاریهای موجود قبل از وقوع مرگ ناگهانی قلبی میپردازد. روش ارائه شده، روی سیگنالهای قلبی گرفته شده از 20 فرد مبتلا به مرگ ناگهانی قلبی (گروه تست) و همچنین 18 فرد نرمال (گروه کنترل) موجود در پایگاههای دادهی فیزیونت ارزیابی شده است. نتایج به دست آمده حاکی از تغییر رفتار سیگنال وفاداری قبل از وقوع مرگ ناگهانی قلبی است. نتایج اعمال این الگوریتم روی20 فرد بیمار موجود در پایگاه دادهی "مرگ ناگهانی قلبی هولتر" فیزیونت نشان داده است که شاخص استخراج شده قادر است 17 مورد از 20 حمله را قبل از وقوع تشخیص دهد و دقتی در حدود 85 % داشته باشد.