حسگر‌های دیجیتال تنش چگونه از ایجاد زخم بستر جلوگیری می‌کنند؟

به گزارش مجله خبری نگار،تاکنون حسگر‌های مختلفی برای اندازه‌گیری تنش برشی توسعه داده شده است. یکی از کاربرد‌های این حسگر‌ها اندازه‌گیری تنش برشی وارد شده به بدن بیمارانی است که برای مدت طولانی در بستر استراحت می‌کنند. فشار و تنش برشی طولانی مدت بر بعضی از نقاط بدن بیمار می‌تواند منجر به زخم بستر شود.
کیانا سادات موسوی که این پژوهش در قالب پایان‌نامه کارشناسی ارشد وی در رشته مهندسی مکاترونیک انجام شده است، با بیان این مقدمه افزود: با استفاده از این حسگر‌ها، می‌توان تنش برشی وارد بر بدن بیمار را اندازه‌گیر‌ی کرده و در صورت لزوم، برخی تغییرات را در موقعیت بیمار اعمال کرد تا فشار از برخی نقاط بدن بیمار برداشته شود و از زخم بستر جلوگیر‌ی شود.
وی ادامه داد: در عمده حسگر‌های تنش برشی با استفاده از یک المان الاستیک (فنر)، تنش برشی به جابجایی تبدیل شده و جابجایی برشی بین صفحات حسگر به صورت آنالوگ اندازه‌گیری می‌شود. در حسگر‌های آنالوگ تغییر فاصله عمودی بین صفحات برشی می‌تواند باعث خطا در اندازه‌گیری تنش برشی شود. در این پژوهش یک حسگر دیجیتال برای اندازه‌گیری تنش برشی توسعه داده شده که در آن، جابجایی توسط یک انکودر سلفی دوبعدی بر اساس اختلاف فاز و به صورت دیحیتال اندازه‌گیری می‌شود.
موسوی تشریح کرد: انکودر‌های سلفی دارای دو کویل تخت هستند که در مقابل یکدیگر قرار گرفته‌اند و حرکت نسبی آن‌ها باعث ایجاد اختلاف فاز در کویل خروجی می‌شود، بنابراین، اندازه گیر‌ی در این انکودر‌ها مستقل از تغییر فاصله کویل‌ها خواهد بود.
وی اضافه کرد: حسگر توسعه داده شده، شامل چهار کویل ثابت و چهار کویل متحرک است که دو به دو در مقابل هم قرار دارند و خروجی ها‌ی حسگر از کویل‌های متحرک گرفته می‌شود. برا‌ی تشخیص جهت حرکت، در هر جهت، اندازه‌گیری توسط دو جفت کویل انجام می‌شود که نسبت به یکدیگر یک چهارم گام اختلاف فاز دارند. در هر گام که کویل‌های متحرک روی کویل‌های ثابت حرکت می‌کنند، ولتاژ خروجی به اندازه π۲ تغییر فاز می‌دهد. اختلاف فاز حاصل شده متناسب با جابجایی است بنابراین، جابجایی کویل متحرک را می‌توان از روی اندازه‌گیری اختلاف فاز خروجی نسبت به ورودی به دست آورد.
موسوسی تأکید کرد: اگرچه این حسگر با هدف استفاده پزشکی ساخته شده، اما در کاربرد‌های دیگر، به خصوص کاربرد‌های صنعتی نیز قابل استفاده است. در این پژوهش، ابتدا یک طرح ابتکاری برای حسگر ارائه و به صورت مکانیکی- مغناطیسی شبیه‌سازی شد. سپس یک نمونه آزمایشگاهی حسگر ساخته شد که در دو جهت x و y قابلیت اندازه گیر‌ی دارد. حسگر تنش برشی دیجیتال که در این پژوهش ارائه شده، به دلیل دقت بالا، تأثیر ناپذیری از فاصله دو صفحه برشی، رزولوشن خوب، می‌تواند حسگر مفیدی در صنایع مختلف باشد. دامنه اندازه‌گیری حسگر ساخته شده در حدود۳. ۵ میلی‌متر و رزولوشن اسمی آن در ۴ میکرون است. با استفاده از فنری با سختی۲۵۰۰ این سنسور نیروی برشی ۰ تا ۱۹ نیوتن را با رزولوشن اسمی ۴ میکرون اندازه‌گیری می‌کند. با استفاده از فنر‌هایی با سختی‌های مختلف، اندازه‌گیری طیف وسیعی از تنش‌های برشی با این حسگر امکان‌پذیر است.
گفتنی است این پژوهش در قالب پایان‌نامه کارشناسی ارشد کیانا سادات موسوی با راهنمایی یوسف حجت در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تربیت مدرس انجام شد.