طراحی وساخت دستگاه ثبت کننده سیگنال الکترومایوگرام دو کاناله و مدلسازی فعالیت ایزومتریک ساعد

چکیده

هدف از این پروژه ساخت امپلی فایر دو کاناله EMG و مدلسازی فعالیت ایزومتریک ساعد و به دست اوردن رابطه کیفی بین نیروی وارد بر کف دست و دامنه EMG دو عضله دو سر و سه سر بازو و میزان نیروی متوسط ایجاد شده در انهاست.

سیگنال EMG دو عضله به وسیله کارت صوتی به کامپیوتر داده شده و از نرم افزار MATLAB برای نمایش و پردازش داده ها استفاده می شود.سپس اضافه کردن وزنه هادر کف دست و مطالعه EMG دو عضله و انتگرال قدر مطلق انها روابط مطرح شده در قسمت بالا را به دست می اوریم.

در بخش مدلسازی پس از ساده سازی به مدلسالزی ماهیچه دو سر بازو می رسیم که برای ثبت پاسخ ان از سنسوری که خودمان طراحی کردیم استفاده می کنیم و پاسخ این سنسور را هم با کارت صوتی به کامپیوتر می دهیم.

مقدمه

در اثر انتقال سیگنالهای عصبی به عضله , تارهای عضلانی فعال شده و ایجاد پتانسیل عمل می نماید که به آن EMG گویند که در واقع تجلی اراده انسان برای انجام حرکت است . انتشار این پتانسیل های عمل در طول عضله ادامه یافته و بر روی پوست قابل دریافت می گردند . با نصب الکترودهای پوستی می توان این سیگنالها را از سطح پوست دریافت نمود .

سیگنالهای EMG از نظر فرکانس در محدودهhz 25 تا چند کیلو هرتز تغییر می کنند و دامنه های سیگنال بسته به نوع سیگنال والکترودهای استفاده شده از 100 میکروولت تا 90 میلی ولت تغییر می کنند .

بطور کلی سیگنال EMG توسط دو نوع منبع نویز می پذیرد :

1 منابع بیولوژیکی

2منابع غیر بیولوژیکی

منابع بیولوژیکی شامل حرکات سایر عضلات مانند عضله قلب و حرکات ناشی از ضربان رگهای خونی است و منابع غیر بیولوژیکی شامل سیستمهای اندازه گیری و تداخلات برق شهر و محیط اطراف آن و حرکات شخص آزمایش دهنده و حرکت الکترودها می باشد .

ثبت کننده EMG شامل مدارهایی است که می تواند سیگنال بسیار ضعیف EMG را که حداکثر دامنه ای به اندازهmv 1 دارد و دارای نویز نیز می باشد , را پردازش کرده و با کمترین نویز و دامنه قابل قبول در خروجی ظاهر سازد

در طراحی مدار ثبت کننده EMG بدلیل اینکه پهنای باند فرکانسی این سیگنال عموما" بین 25 تا 1000 هرتز است , از یک فیلتر بالا گذر و یک فیلتر پایین گذر استفاده شده است .همچنین برای حذف نویز hz 50 برق شهر که به ورتداخلی وارد می شود از یک فیلتر میان ناگذر تیز استفاده می کنیم .برای رساندن سطح سیگنال به مقدار قابل نمایش

هم گین 1000 را در مدار تعبیه می کنیم.سپس سیگنال حاصله را به وسیله وسیله کارت صدا به کامپیوتر می دهیم.

بنابراین تا این مرحله اطلاعات A/D کارت صدا از طریق پورت PCI به پردازنده کامپیوتر انتقال یافته است . حال به دنبال راهی می گردیم که این اطلاعات را بتوانیم نمایش دهیم و بر روی ان پردازش انجام دهیم. نرم افزاری که ما در این پروژه از ان استفاده کردیم MATLAB می باشد.MATLAB به عنوان یک زبان برنامه نویسی و ابزار دیداری کردن داده , قابلیت های بسیاری در زمینه های مهندسی , محاسبات و ریاضیات دارا می باشد. برای دادن سیگنال EMG دو عضله به طور همزمان از مد استریوی کارت صدا استفاده می کنیم.

پس ان واردمرحله ی مدلسازی حرکت ایزومتزیک ساعد می شویم. مدل سازی یکی از جنبه های مهم اغلب مطالعات مهندسی پزشکی است . مدل عبارت است از نمایش ساده شده ی اشیا و سیستمها و به همین دلیل جزء مهمی از زندگی روزمره نیز به شمار می رود.

در بحث مدلساز ی ابتدا به ساده سازی سیستم می پرازیم . سپس با وارد کردن نیرو به کف دست و ثبت جابجایی دست در فاز دینامیک حرکت به وسیله سنسور جابجایی طراحی شده وارد مرحله بعد می شویم.

مرحله بعدی انتخاب مدل مناسب برای ماهیچه است که مامدل مکانیکی هیل را در نظر گرفتیم و با محاسبه تابع تبدیل پارامتری این مدل و به دست اوردن خروجی زمانی ان با فرض اینکه ورودی پله باشد و مقایسه ان با خروجی سنسور ، پارامترها را محاسبه کردیم.

این پایان نامه شامل شش فصل است که در فصل اول به بررسی سیگنال EMG پرداختیم .در فصل دوم مطالبی راجع به الکترودهای ثبت سیگنال اورده شده است و فصل سوم هم مفصلا به شرح سخت افزار پروزه می پردازد.

فصل چهارم هم حاوی مطالبی درباره کارت صدا می باشد.

سپس در فصل پنجم به مبحث مدلسازی حرکت ایزومتریک ساعد و به دست اوردن رابطه بین وزنه ها و دامنه EMG می پردازیم.

فصل ششم هم به بررسی نرم افزار پروژه و الگوریتم های نوشته شده می پردازد.

فصل اول

مقدمه

در اثر انتقال سیگنالهای عصبی به عضله , تارهای عضلانی فعال شده و ایجاد پتانسیل عمل می نماید که به آن EMG گویند که در واقع تجلی اراده انسان برای انجام حرکت است . انتشار این پتانسیل های عمل در طول عضله ادامه یافته و بر روی پوست قابل دریافت می گردند . با نصب الکترودهای پوستی می توان این سیگنالها را از سطح پوست دریافت نمود . سیگنالEMG به عنوان یک ابزار غیر تهاجمی برای کنترل دست مصنوعی به کار می رود . این سیگنال حاوی اطلاعات زیادی در حوزه زمان و فرکانس است که محققان با تبدیلات ریاضی متنوع , سعی در استخراج و تحلیل اینگونه اطلاعات داشته اند .

سیگنالهای EMG از نظر فرکانس در محدودهhz 25 تا چند کیلو هرتز تغییر می کنند و دامنه های سیگنال بسته به نوع سیگنال والکترودهای استفاده شده از 100 میکروولت تا 90 میلی ولت تغییر می کنند , بنا براین تقویت کننده های EMG نسبت به تقویت کننده های ECG پاسخ فرکانسی وسیعتری را پوشش می دهند ولی در عوض لازم نیست فرکانسهای بسیار پایین را مانندECG پوشش دهند . و این امر بدلیل وجود آرتیفکت ناشی از حرکت در فرکانسهای پایین بسیار مطلوبست چرا که میتوانند بدون تحت تأثیر قرار دادن سیگنال مؤثر , فیلتر شوند .

در نمودارشکل 1-1 مقایسه ای بین محدوده تغییرات فرکانس و ولتاژ سیگنال EMG و سیگنالهای متداول دیگر انجام شده است :

شکل 1-1-مقایسه دامنه و فرکانس EMG با سیگنالهای حیاتی دیگر

همانطور که ملاحظه می کنید سیگنال EMG نسبت به سیگنالهای ECG,EEG,EOG محدوده فرکانسی وسیعتری را شامل می شود و همینطور شامل فرکانسهای خیلی کم نمی شود و نسبت به آنها دامنه بزرگتری نیز دارد . ولی دامنه آن نسبت به پتانسیل عمل آکسون پایین تر است و فرکانسهای پایین تری را نسبت به آن پوشش می دهد .

از آنجاییکه در این پروژه از الکترودهای سطحی استفاده شده است , سطوح سیگنالها پایین و پیک دامنه های آنها از 1/0 تا 1 mv است .

اما اگر از الکترودهای سوزنی فرو رونده در ماهیچه استفاده شود , سیگنالهای EMG می توانند دارای دامنه ای در حدود دو برابر حالت قبلی شوند و در نتیجه به بهره کمتری برای تقویت نیاز دارند و همچنین از آنجاییکه سطح الکترودهای سوزنی EMG نسبت به الکترودهای سطحی به مراتب کمتر است , امپدانس منبع مولد سیگنال بالاتر بوده و لذا امپدانس ورودی بالاتر تقویت کننده لازم است .

در مراکز بهداشتی و درمانی EMG اغلب به روش سوزنی انجام می شد و روش سطحی با وجود بهداشتی بودن و عدم درد , بندرت به کار می رفت زیرا این روش دارای شکل موج کاملا" تصادفی است و استخراج پارامترهای آن بدون استفاده از روشهای پردازش کامپیوتری امکان پذیر نیست , ولی اخیرا" با پیشرفتهای انجام گرفته در روشهای پردازش کامپیوتری بتدریج استفاده از الکترودهای در ثبت EMG رو به افزایش است .

یکی از مناسبترین روشهای تحلیل EMG همراه با الکترود سطحی , بررسی محتوای فرکانسی سیگنال و استخراج ویژگیهای آن با استفاده از تابع چگالی طیف توان است .

منابع نویز :

بطور کلی سیگنال EMG توسط دو نوع منبع نویز می پذیرد :

1- منابع بیولوژیکی

2- منابع غیر بیولوژیکی

منابع بیولوژیکی شامل حرکات سایر عضلات مانند عضله قلب و حرکات ناشی از ضربان رگهای خونی است و منابع غیر بیولوژیکی شامل سیستمهای اندازه گیری و تداخلات برق شهر و محیط اطراف آن و حرکات شخص آزمایش دهنده و حرکت الکترودها می باشد .

ثبت کننده EMG شامل مدارهایی است که می تواند سیگنال بسیار ضعیف EMG را که حداکثر دامنه ای به اندازهmv 1 دارد و دارای نویز نیز می باشد , را پردازش کرده و با کمترین نویز و دامنه قابل قبول در خروجی ظاهر سازد

در طراحی مدار ثبت کننده EMG بدلیل اینکه پهنای باند فرکانسی این سیگنال عموما" بین 25 تا 1000 هرتز است , از یک فیلتر بالا گذر و یک فیلتر پایین گذر استفاده شده است .

ثبت کننده سیگنالهای حیاتی بطور کلی عبارت است از بکارگیری تجهیزاتی الکترونیکی که بعضی از وقایع فیزیولوژیکی نرمال و یا غیر نرمال درونی انسان را به شکل سیگنالهای سمعی و بصری نمایش می دهد و به ا و یاد می دهد که روی وقایع احساس نشده و یا غیر ارادی خود با دیدن این سیگنالهای سمعی و بصری کار کند .

در زمینه مسائل مربوط به توانبخشی مفید ترین ثبت کننده , EMG است . اما سیگنال EMG به تنهایی قابل استفاده نیست چونکه بیمار و پزشک معالج سیگنالهای EMG را نمی بینند و این سیگنالها باید به علائم صوتی و تصویری قابل درک تبدیل شوند .

تجربیات نشان می دهد که بیمار در حین آزمایش ثبت EMG به تقاضای پزشک برای تغییر اندازه فعالیت ماهیچه ای , پاسخ مثبت می دهد .

مقدار IAV ویا ا نتگرال قدر مطلق یکی از مشخصه های مهم سیگنال است که با نیروی انقباض عضلانی رابطه دارد .

یکی از ا هداف اولیه همه ثبت کننده های EMG , قادرسازی بیمار به اعمال کنترل ارادی بر عضلات مخطط (عضلات ارادی ) خود است که به منظور افزایش فعالیت ماهیچه های ضعیف و کاهش فعالیت ماهیچه های متشنج به کار می رود

در آموزش کلینیکی , بیمار از طریق سیگنالهای سمعی و بصری , از انقباضهای خیلی کوچک و خیلی بزرگ ماهیچه اش آگاه می شود

در انتخاب ابزار ثبت کننده EMG باید به دو نکته توجه داشت :

1. ثبت کننده های شنیداری در انواع مختلف وجود دارد که باید در آنها توجه داشت که کدام یک از آنها بیمار را به فعالیت بیشتر ترغیب می کند .
2. در ثبت کننده های تصویری بیمار با دیدن سیگنال بر روی اسیلوسکوپ به به فعالیت بیشتر ترغیب می شود .

منشاْ سیگنال EMG :

سیگنال EMG از ترکیب اجزای کوچکتری به نام پتانسیل عمل واحد حرکتی (motor unit action potential ) که توسط واحد های مختلف تولید می شود تشکیل شده است .

واحد حرکتی کوچکترین واحد عملکردی یک ماهیچه است که می تواند به طور ارادی فعال شود .

پتانسیلهای الکتریکی در دو طرف غشاء , عملا" در تمام سلولهای بدن وجود دارند . سلولهای عصبی و عضلانی , سلولهای قابل تحریک هستند یعنی قادر به تولید ایمپالسهای الکتروشیمیایی در غشاء خود هستند .

هر فیبر عصبی به طور طبیعی به دفعات زیاد منشعب شده و 3 الی چند فیبر عضلانی را تحریک می کند . سیگنا لهای عصبی توسط پتا نسیل های عمل که تغییرات سریع در پتا نسیل غشاء سلولهای عصبی هستند , انتقال می یابند . پتا نسیل عمل برای هدایت سیگنال عصبی در طول فیبر عصبی به حرکت در می آید تا اینکه به ا نتهای فیبر می رسد . محل تماس رشته های عصبی با فیبر عضلانی تقریبا" در وسط آن و به نام محل تماس عصبی _ عضلانی (Neuromuscularjunction ) می باشد به طوریکه پتا نسیل عمل در هر دو جهت به سوی انتهای فیبر عضلانی سیر می کند . فیبر عصبی در انتهای خود منشعب شده و مجموعه ای از ترمینالهای منشعب شده عصبی تشکیل می دهد که در یک فرو رفتگی از سطح فیبر عضلانی قرار می گیرد , اما به طور کامل در خارج غشاء پلاسمایی فیبر عضلانی قرار دارد . فرو رفتگی غشاء فیبر عضلانی موسوم به ناودان سیناپسی و فضای بین ترمینال عصبی و غشاء فیبر عضلانی موسوم به شکاف سیناپسی است .

قطر عصب در حدود یک دهم قطر فیبر عضلانی است و ایمپالسهای عصبی به تنهایی نمی توانند جریان لازم را در فیبر عضلانی ایجاد کنند و استیل کولین مانند یک تقویت کننده عمل می کند .

پتانسیل های عمل ایجاد شده در واحد های حرکتی عضله به صورت هدایت حجمی در فضای عضله پخش شده , به سطح پوست می رسند . با قرار دادن الکترود , مجموعه ای از پتانسیلهای فوق الذکر که می توانند از نظر زمانی با هم اختلاف فاز داشته باشند , دریافت می شوند . سیگنال دریافت شده همان سیگنال EMG می باشد . هنگامی که یک ایمپالس عصبی به محل تماس عصبی_ عضلانی می رسد , عبور پتانسیل عمل از روی غشاء ترمینال عصب , باعث می شود تا حدود 125 وزیکول استیل کولین به داخل شکاف سیناپسی آزاد شود . استیل کولین نفوذ پذیری غشای عضله را نسبت به یونهای سدیم با بار مثبت زیاد می کند و این امر موجب بروز یک پتانسیل عمل در فیبر عضلانی می شود . پتانسیل عمل در طول غشاء فیبر عضلانی سیر می کند و باعث رها شدن مقادیر زیادی از یونهای کلسیم و داخل شدن آنها به سارکو پلاسم محیطی فیبرها می شود . یونهای کلسیم نیروهای جاذبه ای بین فیلمانهای اکتین و میوزین ایجاد می کنند , و موجب لغزیدن آنها بر روی یکدیگر می شوند و بنابراین فر آیند انقباض صورت می گیرد

انرژی لازم جهت ادامه این فرآیند به وسیله شکستن پیوند های پر انرژی ATP و تبدیل آن به ADP حاصل می شود . از طرف دیگر چنانچه استیل کولین ترشح شده در همان حال باقی بماند , ایجاد ایمپالسهای متوالی خواهد کرد . حدود 5/1 ثانیه استیل کولین توسط آنزیمی در سطح غشاء به شکل اسید استیک و کولین تبدیل می شود . در نتیجه تقریبا" بلا فاصله پس از تحریک فیبر عضلانی به وسیله استیل کولین , ماده محرک از بین می رود .

فعالیت الکتریکی عضلات اسکلتی برای نخستین بار توسط piper (1912) ثبت گردید و EMG

نام گرفت . امروزه از این سیگنال نه تنها به عنوان ابزار تشخیص کلینیکی عضله , بلکه به عنوان شاخصی برای ارزیابی عضلات در فعالیت های ورزشی و یا به عنوان ورودی جهت کنترل اندام مصنوعی به کار می رود .

ماهیت سیگنال EMG سطحی یک فرآیند تصادفی غیر ایستا است , دامنه و طیف فرکانسی آن حتی با ثابت نگه داشتن فعالیت ماهیچه , تغییر می کند , که با تقریب قابل قبولی در فواصل کوتاه زمانی ایستا است . سیگنال EMG بر آیند زمانی _ فضایی پتانسیل های تارهای عضلانی است که می توان توسط الکترود در سطح پوست برداشت . تغییر حالت انقباضی عضله , مشخصات زمانی و فرکانسی سیگنال EMG را تغییر می دهد , زیرا فیبرهای عضلانی متفاوتی فعال می شود و از همین خاصیت برای تشخیص نوع حرکت استفاده می شود . EMG با توجه به نوع الکترود , به دو روش سوزنی و سطحی انجام می شود که در EMG سطحی از الکترودهای دیسکی استفاده می شود و پیک سیگنالهای دریافت شده بین 0.1 تا 1 میلی ولت می باشد . امپدانس الکترودها بین 200 تا 5000 اهم متغیر است و به نوع الکترود , محل تماس الکترود و الکترولیت و فرکانسی که امپدانس را مشخص می کند بستگی دارد . نکته مهم در پهنای باند سیگنال دریافتی (25-1000hz) , عدم وجود مؤلفه DC آن می باشد که علت آن می تواند مربوط به شکل فیبر عضلانی باشد . پس از بازگشت یونهای پتاسیم به خارج غشاء مرحله دیگری بنام After potential آغاز می شود که حدود 50 تا 100 میلی ثانیه دوام دارد .

در این مرحله پمپ سدیم و پتاسیم مجدد ا" یونهای سدیم را به خارج سلول هدایت می کند تا غلظت نرمال درون و برون غشاء حفظ شود . این مرحله می تواند به گونه ای باشد که انتگرال سطح زیر منحنی صفر شود , در واقع از دید تبدیل فوریه , این سیگنال دیگر دارای مؤلفه DC نخواهد بود . (اختلاف پتانسیل 90 میلی ولتی در واقع در دو طرف غشاء قرار دارد و توسط الکترود سطحی دریافت نمی شود . )

تغییر حالت انقباضی عضله , مشخصات زمانی و فرکانسی سیگنال EMG را تغییر می دهد , زیرا فیبرهای عضلانی متفاوتی فعال می شوند و همین خاصیت است که می تواند برای تشخیص نوع حرکت از سیگنال EMG استفاده نمود .

تعیین فراوانی موارد استفاده از ECT در بیماران بستری در بیمارستان نواب صفوی

فصل اول

مقدمه و معرفی طرح

مقدمه و معرفی طرح

(بیان مسئله، اهمیت و ضرورت اجرای طرح، اهداف پژوهش)

درمانهای عضوی یا زیست شناختی عمده در روان پزشکی شامل، دارو درمانی،ECT، نور درمانی،‌ محرومیت از خواب، جراحی روانی است.

با این که هنوز دانش سایکوفارماکوتراپی به خصوص در دهه گذشته گسترش چشمگیری داشته است ولی دارو درمانی، معمولاً به تنهایی کافی نیست . درمان با صرع الکتریکی یکی از مؤثرترین و ناشناخته ترین درمانهای روان پزشکی است . در مورد تاریخچه استفاده از این روش باید گفت: قسمت اعظم سابقه ECT مربوط به سال 1934 است. بیش از آن که تشنج توسط برق انجام شود به مدت 4 سال از تشنجهای ناشی از پنتیلن تتروازول به عنوان درمان استفاده می‌کردند.

اوگوسولتی ولوچیوبینی، بر اساس کارهای فون مدونا نخستین درمان با صرع الکتریکی را در آوریل 1936 در روم به کار بردند. در ابتدا به این درمان،‌ با شوک الکتریکی،‌ اطلاق می‌شد، اما بعد آن را تحت عنوان درمان با صرع الکتریکی شناختند، و از آن تا حال ECT عنوان یکی از سالمترین و مؤثرترین درمان بیماران روان پزشکی استفاده می‌شود.

امروزه روش ECT و مداخلات بیهوشی آن چنان به دقت اصلاح شده است که دیگر درمانی بی خطر و مؤثر برای بیماران دچار اختلال افسردگی ماژور، حملات شیدایی، اسکیزوفرنیا، و سایر اختلالات وخیم روانی تلقی می‌شود. ولی برخلاف درمانهای دارویی تغییرات زیستی-عصبی القا شده بر اثر صرع درمانی که لازمه موفقیت آن هستند هنوز مشخص نشده است. خیلی از پژوهشگران اعتقاد بر آن دارند که از ECT در درمان بیماران بسیار کم استفاده می‌شود و دلیل اصلی این امر باور غلط در مورد ECT دانستند، که محرکشان لااقل تا حدی اطلاعات غلط و مقالاتی است که از رسانه های غیرتخصصی وسیعاً به مردم منتقل می‌شود.

از آن جا که ECT مستلزم استفاده از برق و تولید تشنج است. بسیاری از عوام، بیماران، و خانواده های بیماران، ترس ناموجهی از آن دارند، چه در مطبوعات حرفه ای و چه در مطبوعات غیرتخصصی گزارشهای غلط بسیاری دیده می‌شود، که مدعی ایجاد صدمه دائم مغزی در نتیجه ECT شده است . با این که اکثر آن گزارشات را رد کردند، شبح صدمه مغزشی ناشی از ECT هنوز بر ذهنها سنگینی می‌کند.

پیشنهاد ECT به بیماران مثل توصیه هر درمان دیگری باید بر اساس دو نکته صورت گیرد: 1- نکات درمانی مربوط به بیمار 2- مسئله نسبت خطر به منفعت. گرچه ECT در قیاس دارهای روان پزشکی مؤثرتر بوده و اثر سریع تری نیز دارد به طور معمول داروی اول نیست. ولی در مواردی که بیماران به درمان دارویی پاسخ مناسب نمی‌دهند، بیماران با افسردگی سایکوتیک، بیماران که عوارض دارویی را نمی‌توانند تحمل کنند، و بیمارانی که دارای علایم حاد همراه با علایم خودکشی، و دیگر کشی و … هستند، استفاده می‌شود. تأثیر درمانی ECT در مانیا،‌ اسکیزوفرنیا، پارکینسون، سندروم نورولپتیک بدخیم، وسواس مقاوم به درمان نیز ثابت شده است. ECT در دوران بارداری روش درمانی سالمی‌است،‌ و در سایکوز حاد دوران بارداری ECT را با رعایت احتیاط لازم می‌توان درمان اول تلقی کرد. ممنوعیت مطلق استفاده از ECT وجود ندارد. ولی معمولا در اختلال پزشکی که با بیهوشی عمومی‌مشکل ایجاد می‌کند، مثل افزایش فشار داخل مغزی، ضایعات داخل عروقی مغز، مشکلات قلبی، بهتر است اجتناب شود. در این کار تحقیقی سعی شده است که تأثیر این نگرش را در فراوانی موارد استفاده از ECT در بیمارانی که به دلایل فوق نیاز بهECT دارند را در یک مرکز روان پزشکی بررسی کنیم.

اهداف پژوهش:

1- هدف کلی:

- تعیین فراوانی موارد استفاده از ECT در بیماران بستری در بیمارستان نواب صفوی در شش ماه اول سال 1381

2- اهداف ویژه:

- تعیین فراوانی موارد استفاده از ECT در بیماران بستری در بیمارستان نواب صفوی بر حسب سن.

- تعیین فراوانی موارد استفاده از ECT در بیماران بستری در بیمارستان نواب صفوی بر حسب جنس.

- تعیین فراوانی موارد استفاده از ECT در بیماران بستری در بیمارستان نواب صفوی بر حسب نوع بیماری.

- تعیین فراوانی موارد استفاده از ECT در بیماران بستری در بیمارستان نواب صفوی بر حسب دفعات ECT .

فرضیه ها و سؤالات پژوهش:

- تعیین فراوانی موارد استفاده از ECT در بیماران بستری در بیمارستان نواب صفوی بر حسب سن چقدر است؟

- تعیین فراوانی موارد استفاده از ECT در بیماران بستری در بیمارستان نواب صفوی بر حسب جنس چقدر است؟

- تعیین فراوانی موارد استفاده از ECT در بیماران بستری در بیمارستان نواب صفوی بر حسب نوع بیماری چقدر است؟

- تعیین فراوانی موارد استفاده از ECT در بیماران بستری در بیمارستان نواب صفوی بر حسب تعداد دفعات ECT چقدر است؟

متغیرها:

تعریف واژگان:

electro convulsive therapy: ECT

اسکیزوفرنیا: اختلال جدی در آزمون ارزشیابی واقعیت است. نشانه های اصلی آن:

توهمات و هذیان ها بدون آن که بیمار به طبیعت بیمار گونه آن بصیرت داشته باشد.

علایم تشخیصی: دو یا چند تا از علایم زیر که هر یک در بخش قابل ملاحظه ای از یک دوره یک ماهه دوام داشته باشد، 1- هذیان 2- توهمات 3- تکلم آشفته 4- رفتار آشفته بارز 5- علایم منفی (کاهش محتوی فکر، بی ارادگی)

(major depressive disorder)MDD افسردگی ماژور:

احساس ذهنی غمگینی، و از دست دادن علاقه و لذت در فعالیت ها و سرگرمی‌هایی که قبلاً لذت بخش بوده اند افسردگی در حقیقت یک سندروم است، که نه فقط با اختلال خلق بلکه با علایمی‌نظیر: اختلال خواب، اشتها، و فعالیت روانی- حرکتی، کاهش انرژی،‌ کاهش میل جنسی، احساس گناه و بی ارزشی، اشکال در تمرکز، حافظه، تفکر، افکار مرگ و خودکشی همراه است.

(bipolar 1 disorder): B1D

اختلال دو قطبی 1 شیوع بسیار کمتری از اختلال افسردگی اساسی دارد. وجود مانیا یا هایپو مانیا اختلال دو قطبی را مشخص می‌کند.

مانیا عبارت است از یک پریود مشخصی با خلق بالا، بسیط، یا تحریک پذیر و چند علامت همراه،‌ مانند: پرفعالیتی، فشار تکلم، پرش افکار، اعتماد به نفس بالا، کاهش نیاز به خواب، حواس پرتی، و افزایش فعالیت های خطرناک.

اختلال وسواسی – جبری

خصیصه اصلی این اختلال عبارت است از افکار یا اعمال وسواسی، عودکننده، با شدتی که وقت گیر بوده یا منجر به ناراحتی در فرد شود و یا اختلال بارز در عملکرد فرد ایجاد کند. این اختلال شایع بوده و پاسخ خوبی به درمان نشان میدهد.

سندروم نورولپتیک بدخیم:

این سندروم با تریاد تب، رژیدیتی عضلانی و تغییرات سطح هوشیاری مشخص می‌شود. علایم اصلی آن عبارتند از: رژیدیتی عضلانی، کاتاتونیا، تب، تغییرات سیستم اتونوم (تغییرات غیر طبیعی فشارخون، تاکیکاردی، تاکی پنه، تعریق)، در یافته های آزمایشگاهی افزایش CPK ، لکوسیتوز، افزایش آنزیم های کبدی، میوگلبولین در ادرار، نارسایی کلیه نیز دیده می‌شود.

پسیکودرام (psychodram)

یک روش روان درمانی گروهی است، در این روش از طرق متدهای نمایشی خاص، ساختمان شخصیتی ،‌ روابط بین فردی، تعارض ها و مسایل هیجانی بررسی می‌شود.

هیپنوتیزم:

هیپنوتیزم با خواب متفاوت بوده و در حقیقت یک پدیده روانی پیچیده ای است که در آن تمرکز موضعی و حساسیت و پذیرش تلقینات شخصی دیگر افزایش می‌یابد بدین ترتیب هیپنوتیزم تغییر در حالت هوشیاری است که با محدودیت دامنه توجه و افزایش تلقین پذیری مشخص می‌شود شخص در حالت خواب واره قرار می‌گیرد که ممکن است سطحی، متوسط، یا عمیق باشد. در تلقین پس از هیپنوتیزم دستورالعمل هایی برای انجام عمل ساده با تجربه احساس خاصی پس از بیداری عرضه می‌شود.

PTST (اختلال پس از استرس تروماتیک)

در این اختلال فرد به دنبال مواجه با یک استرس تروماتیک دچار علایمی‌مانند تجربه مجدد تروما، اجتناب از یادآورنده های تروما و کرختی هیجانی و افزایش سطح برانگیختگی.

اسکیزوافکتیو:

در این اختلال در یک پریود غیر منقطع بیماری، هم علایم اپیزود خلقی (افسردگی، مانیا) و هم معیارهای اسکیزوفرنیا وجود دارد این بیماران پیش آگاهی بهتری از بیماران اسکیزوفرنیک دارند و پیش آگهی این بیماران از مبتلایان به اختلالات خلقی بدتر است.

اختلال خلق ادواری (cycloty disorder)

اختلال مزمنی است که علامت اصلی آن عبارت است از اپیزودهای هیپومانیا و اپیزودهای افسردگی خفیف، که می‌توانند متناوباً یا مداوم تداوم داشته باشند. این اختلال حداقل دو سال باید ادامه داشته باشد.

اسکیزوفرنیفرم:

علایم شبیه اسکیزوفرنیا و اختلال سایکوتیک گذرا بوده و از آن غیر قابل تفکیک است این اختلال حداقل یک ماه و حداکثر شش ماه طول می‌کشد و بعد از شش ماه باید بهبودی کامل ایجاد شده و فرد به سطح عملکرد قبل از شروع بیماری خود باز گردد.

اختلال شخصیت اسکیزوتایپال:

یک الگوی نافذ مشکلات اجتماعی و بین فردی که با احساس ناراحتی حاد و یا کاهش ظرفیت برای ارتباط نزدیک و همچنین دگرگونی های شناختی یا ادراکی در اوایل بزرگسالی شروع می‌شود درمان انتخابی این بیماران روان درمانی است.

فصل دوم

بررسی پیشینه پژوهش

بررسی پیشینه پژوهش:

درمانهای غیر عضوی در روان پزشکی:

روان درمانی چیست؟

روان درمانی درمان کلامی‌است . روان درمانگر از طریق استفاده از کلمات برای دستیابی به شناخت، راهنمایی،‌‍ حمایت، و هدایت بیمار به تجربه های تازه، علایم را رفع کرده و خلاقیت و توانایی لذت بردن از زندگی را در بیمار افزایش می‌دهد.

سلاح کار درمانگر اغلب کلمه و کلام است. در عین حال از شیوه های مختلفی برای برخورد با احساسات و عواطف مختل شده به منظور تولید آرامش باطنی استفاده می‌شود.

مغز کانون هدف روان درمانی است. رفتار، افکار، و عواطف، از فعالیت مغز سرچشمه می‌گیرند. و مبانی نورآناتومیک، نوروشیمیایی و نوروفیزیولوژیک دارند. روان، الگوسازی و فعالیت مغز را تغییر می‌دهد.

تجربه نشان داده رویکرد تلفیقی مؤثرترین روش است. بیماران بسیاری، از تلفیق مناسب دارو درمانی و روان درمانی بیشترین فایده را می‌برند.

علی رغم تفاوت های قابل ملاحظه، کلیه روش های روان درمانی، شش هدف عمده را در پی می‌گیرد:

1- رابطه درمان بخشی را تقویت میکنند.

2- شیوه های استدلال همه برنامه های درمانی، بیمار را به دریافت کمک امیدوار می‌کند.

3- روشها و منطق درمانی به بیمار امکان می‌دهند تا با کسب اطلاعات تازه در باب مسائل خود و راههای موجود برای کنار آمدن، شناخت بیشتری پیدا کند.

4- یادگیری تجربی مستلزم، انگیختگی هیجانی (emotinal arousal) است که نیروی انگیزه را برای تغییر در طرز تلقی هاو رفتار فراهم می‌آورد.

5- احتمالاً تأثیر اصلی توجیهات و روش های روان درمانی، افزایش احساس تسلط بر خویشتن است. احساس تسلط با تجربه های موفق تقویت می‌شود و این چیزی است که همه روش های روان درمانی هر یک به گونه ای آن را فراهم می‌سازند.

6- سرانجام همه روشهای روان درمانی به طور ضمنی یا آشکارا بیمار را تشویق می‌کنند که آموخته های خود را در زندگی روزمره خود به کار گیرد و با این اقدام فواید درمانی را فرا سوی موقعیت روان درمانی بسط دهند.

انواع روان درمانی شامل:

- روان کاوی (psychoanalysis)

- روان درمانی تحلیل گرا (psychoanalytic psychotherapy)

- نوع بینش گرا (insijht oriented)

- نوع حمایتی (supportive)

- روان درمانی کوتاه مدت (brief psychotherapy)

- مداخله در بحران (crissis intervention)

- خانواده درمانی(family therapy)

- زوج درمانی (couple therapy)

- روان درمانی گروهی (group psychotherapy)

- رفتار درمانی (behavie therapy)

- شناخت درمانی ( cojnitive therapy)

- هیپنوتیزم (hypnotism)

- پسیکودرام (psychodrama)

2- درمانهای عضوی در روان پزشکی:

ساخت داروهای جدید گرچه توانایی ما را برای کاهش رنج های بشری افزایش می‌دهد، از طرف دیگر به ضرورت آگاهی از دستاورهای جدید علمی‌و نیز به روز کردن دانش ما تأکید دارد.

در سایکوفارماکوتراپی باید اصول زیرا را به خاطر داشت:

1- ارزیابی تشخیصی در کار بالینی یک اصل بنیادی است. درمانگر با آگاهی و استناد به اصول تشخیصی و طبق بندی با ارزیابی مجموعه علایم بالینی بیمار، تشخیص گذاری می‌کند.

2- دارو درمانی معمولاً به تنهایی کافی نیست، گر چه دارو درمانی ممکن است سنگ بنای بهبودی بیمار باشد.

3- از نظر نوع دخالت و مدت درمان، مراحل بیماری اهمیت بنیادی دارد.

4- نسبت خطر به منفعت هنگام تدوین استراتژی درمانی همواره باید مد نظر قرار گیرد وجود بیماری پزشکی همزمان، داروهای مصرفی، توانایی فردی متابولیزه کردن دارو،‌ وضعیت جسمی‌و سن بیمار و ملاحظات اقتصادی را در انتخاب دارو باید در نظر داشت.

5- سابقه شخصی قبلی از یک پاسخ خوب باید به یک داروی خاص معمولا راهنمای مناسبی برای درمان اپیزود بعدی بیماری است.

6- علایم هدف که بیانگر سایکوپاتولوژی زمینه ای هستند مشخص شده و در طی یک دوره بیماری پیگیری می‌شود.

7- در تمام دروه درمانی اثرات جانبی داروها را پی گیری می‌کنیم.

دارو درمانی :

1- داروهای آرامبخش – خواب آور – ضد اضطراب

این ترکیبات شامل:

بنزودیازپین ها، باربیتوراتها، کارباماتها، گلوتتماید، پارآلدئید، اتکلرونیول، مهار کننده گیرنده B، آنتی هیستامین ها، بنزودیازپین ها با توجه به اثر بخشی مناسب و نیر عوراض جانبی کمتر مهمترین موقعیت را در این گروه به خود اختصاص داده اند.

باربیتوراتها، مپروبامات، گلوتتماید، پارآلدئید و اتکرونیول با توجه به عوارض جانبی فراوان، خطر جدی سوء مصرف و خطرناک بودن در موارد over dose تقریباً دیگر در سایکوفارما کولوژی مدرن جایگاهی ندارند.

بنزودیاپین ها:

به علت تأثیر بهتر و عوارض جانبی کمتر مهمترین گروه این رده محسوب می‌شود. این داروها آگونیست گیرنده گابا هستند. در دوز کم، اثر آرام بخشی و در دوز بالا اثرات خواب آوری دارند.

در دستگاه گوارش به خوبی جذب شده و اغلب در کبد متابولزه می‌شود اما ممکن است از ادرار نیز دفع شوند. موارد استفاده از بنزودیازپین ها در اختلالات اضطرابی مانند: اختلال اضطرابی منتشر، اختلال پانیک، و اختلال وسواسی - جبری است.

عوارض جانبی:

1- خواب آلودگی: این اثر می‌تواند هم خاصیت درمانی و هم عارضه جانبی تلقی شود. این داروها با فرونشاندن CNS منجر به خواب آلودگی در طی روز، کاهش تمرکز و اختلال در تعادل می‌شوند.

2- وابستگی فیزیکی و سندروم ترک: وابستگی فیزیکی در دوزهای بالاتر از معمول و در مصرف طولانی مدت ایجاد می‌شود. این وابستگی با ترکیبات با نیمه عمر کوتاه بیشتر دیده می‌شود. قطع ناگهانی داروها منجر به سندروم ترک می‌شود این علایم از یک روز بعد از ترک تا چند هفته و حتی چند ماه ممکن است ظاهر شود.

علایم سندروم ترک شامل: افزایش درجه حرارت بدن، تاکیکاردی ، افزایش فشارخون، بی خوابی، اضطراب، تعریق،‌ تهوع، ترمور، افزایش حساسیت به محرکهای محیطی، کرامپهای عضلانی، حملات پانیک، اختلال تمرکز و حافظه، اختلال ادراکی، تشنج و سایکوز. در مصرف بیش از حد مجموعاً ترکیبات سالمی‌هستند. خطر اصلی همراهی مصرف این داروها به خصوص با آرامبخش های دیگر مثل الکل می‌باشد. افت تنفس، کوما، تشنج و مرگ می‌تواند ناشی از این پدیده باشد.

آنتاگونیستهای گیرندهB :

از طریق مهار گیرنده های B آدرنرژیک اعمال اثر می‌کنند. از میان این داروها آشنایی با پروپزانولول ضروری است. این ترکیب نیمه عمر سه تا شش ساعت داشته، در کبد متابولیزه می‌شود، بر روی گیرنده B₂,B₁ مؤثر است.

موارد استفاده: فوبی اجتماعی، ترمور ناشی از مصرف لیتیوم، آکاتژیا، میگرن

موارد احتیاط و منع مصرف: آسم، و دیگر بیماری های انسدادی راههای تنفسی، نارسایی قلب، بلوک قلبی،‌ سندروم رینود، دیابت، کم کاری تیروئید.

آنتی هیستامین ها:

از ترکیبات این دسته سیپروهپتادین، دیفن هیدرامین، هیدروکسی زین، بیشترین کاربرد را در روان پزشکی دارند.

2- داروهای ضد افسردگی:

(anti Dperation)

1- داروهای ضد افسردگی سه و چهار حلقه ای

2- مهار کننده های آنزیم مونوآمین اکسیداز (MAOIs)

3- مهار کننده های اختصاصی باز جذب سروتونین(SSRIs)

4- مهار کننده های باز جذب سروتونین- نور اپی نفرین

5- ترازودون (TRAZODONE)

6- بوپروپیون (BUPROPION)

7- نفازودون (NEFAZODONE)

داروهای ضد افسردگی سه و چهار حلقه ای:

جذب این داروها در دستگاه گوارش ناکامل است. در کبد متابولیزه می‌شوند،‌ نیمه عمر آنها ده تا هفتاد ساعت است موارد استفاده درمانی: اختلال افسردگی اساسی، اختلالات افسرده خوئی، اختلال اضطرابی، همچنین این داروها در اختلال خوردن، اختلال درد،‌ شب ادراری کودکان، اختلال خواب نیز استفاده می‌شود.

عوارض جانبی:

1- اثران روان پزشکی : سبب تشدید علایم اسکیزوفرنیا می‌شود. در اختلال دو قطبی نوع 1 ممکن است سبب شعله ور شدن فاز مانیا شوند. بدین دلیل در درمان فاز افسردگی اختلال دو قطبی همراهی این داروها یا یک ترکیبات تثبیت کننده خلق ضروری است.

2- اثرات آنتی کولینرژیک : خشکی دهان،‌‌ تاری دید، یبوست، اشکال در دفع ادرار ، از عوارض شایع این داروهاست.

3- عوارض قلبی: مهمترین عوارض جانبی این داروها را اثرات قلبی تشکیل می‌دهد. در دوز معمول تاکیکاردی، تغییرات EKG مانند صاف شدن موج T، افزایش فاصله QT,PR ، دیده می‌شود. در مقادیر زیاد PVC ، بلوک قلبی، انواع آریتمی‌ها نارسایی احتقانی قلب، ایست قلبی،‌ محتمل است. از عوارض دیگر این داروها : کاهش آستانه تشنج، افت فشارخون وضعیتی،‌‌ خواب آلودگی،‌ بی خوابی و بی قراری، افزایش وزن، ترمور، بی اشتهایی، تهوع و استفراغ،‌ تعریق، اختلال عملکرد جنسی، واکنش آلرژیک پوستی و عوارض خونی است.

مهار کننده های مونوآمینواکسیداز:

اثرات درمانی این دارها معادل ضدافسردگی سه حلقه ای است. اما با توجه به این که مصرف آنها دقت و محدویت خاصی را در رژیم غذایی و رژیم دارویی می‌طلبد، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

موارد استفاده درمانی: موارد استفاده مشابه داروهای ضد افسردگی سه حلقه ای و چهار حلقه ای است . در افسردگی های آتیپیک MAOIs مؤثرتر است.

عوارض جانبی:

هایپوتانسیون وضعیتی،‌ افزایش وزن، ادم، اختلال عملکرد جنسی، بی خوابی، پارستزی، دردهای عضلانی، بحران افزایش فشار خون ناشی از تیرامین، مهمترین عارضه ای است که مصرف این گروه دارویی را به شدت محدود کرده، بدین ترتیب بیمارانی که این داروها را مصرف می‌کنند، باید از مصرف غذاهای حاوی تیرامین زیاد خودداری کنند.

پیش‌بینی پیشرفت نانوتکنولوژی با کمک شاخصهای علم و فناوری

چکیده

قرار است نانوتکنولوژی یکی از فناوریهای کلیدی و کارآمد قرن 21 شود. قابلیت اقتصادی آن، حاکی از وجود بازاری بالغ بر چندصد میلیارد یورو برای این فناوری در دهة بعد است. بنابراین نانوتکنولوژی موجب جهت‌دهی فعالیتهای بسیاری از بخشهای صنعتی و تعداد زیادی از شرکتها در جهت آماده‌سازی آنها برای این رقابت جدید شده است. در همین زمان دولتمردان در بخشهای تحقیق و توسعه در سراسر دنیا نیز در حال اجرای برنامه‌های تحقیقاتی خاص در زمینة نانوتکنولوژی هستند تا آیندة کشورهای خود را به وضعیتی مطلوب برسانند. هدف این مقاله، استفاده از شاخصهای تکنولوژیکی و علمی برای پیش‌بینی پیشرفت اقتصادی و مقایسة وضعیت کشورهای مختلف است.

1- مقدمه

علوم نانو در دو دهه گذشته، پیشرفت بزرگی حاصل کرده است. ما شاهد کشفیات علمی و پیشرفتهای تکنولوژیکی مهمی بوده‌ایم. به عنوان مثال، این پیشرفتها شامل اختراع میکروسکوپ تونل‌زنی پیمایشگر (STM) در سال 1982 ]1[ یا کشف فولرینها در سال 1985 می‌باشد]2[. در حال حاضر تعداد اندکی از محصولات مبتنی بر نانوتکنولوژی به استفادة تجاری رسیده‌اند. با این وجود، آیا دانش واقعی علمی، جوابگوی اشتیاق جهانی نسبت به این فناوری هست ؟ تا چه حد احتمال دارد که بازار جهانی در طی 10 تا 15 سال آینده به هزار میلیارد دلار در سال برسد]3[؟

ارزیابی قابلیت فناوریهای تکامل یافته کار آسانی نیست و برای یک فناوری جدید مثل نانوتکنولوژی، این کار دشوارتر است. البته در پیش‌بینی سعی می‌شود از شاخصهایی استفاده شود که توانشان در پیش‌بینی قابلیت دیگر فناوریهای جدید به اثبات رسیده باشد. دو تا از واضح‌ترین شاخصهای پیش‌بینی، تعداد مقاله‌های علمی و تعداد اختراعات ثبت شده هستند. اولی معمولاً شاخص خوبی برای فعالیتهای علمی و دومی برای قابلیت انتقال نتایج علمی به کاربردهای عملی است. شکل 1 تکامل تدریجی انتشارات و اختراعات نانوتکنولوژی از شروع دهة 1980 تا 1998 را نشان می‌دهد. اطلاعات انتشارات جهانی نانوتکنولوژی از داده‌های Science Citation Index (SCI) اقتباس شده است. اختراعات نانو، آنهایی هستند که در European Patent Office (EPO) در مونیخ ثبت شده‌اند. اختراعاتEPO داده‌های بسیاری از کشورها را در بر می‌گیرد. از نظر گسترة کار و هزینة بالا، منطقی به نظر می‌رسد که مخترعین از اختراعات به صورت تجاری بهره‌برداری کنند. لیستی از کلمات کلیدی علوم و فناوری نانو جهت دستیابی به انتشارات، اختراعات و روشها منتشر شده‌است]4[.

تعداد انتشارات در سالهای 1980 و 1985 نسبتاً اندک است، اما در سالهای بعد سیر صعودی می‌یابد و از سال 1986 به بعد سرعت افزایش آنها محسوس می‌باشد. این تغییر ناگهانی را می‌توان به اختراع میکروسکوپ تونل‌زنی پیمایشگر در چند سال قبل از آن]1[، آغاز حضور وسایل تحقیقاتی مفید در آزمایشگاههای تحقیقاتی، دانشگاهی و صنعتی و نیز توجه تحقیقات به سوی مقیاس نانو نسبت داد. افزایش سرعت انتشار مقالات همچنان ادامه پیدا کرده و سیر صعودی آنرا می‌توان ناشی از دسترسی به میکروسکوپ نیروی اتمی که گسترة کاربرد وسیعتری نسبت به STM در مواد غیرهادی دارد (اختراع در سال 1986 ]5[) و نیز کشف مولکول C60 در سال 1985 ]2[ و یا نانولوله‌های کربنی در سال 1991 ]6[ دانست. افزایش تعداد انتشارات در بازة زمانی 1989 تا 1998 بسیار چشمگیر است؛ جهش از 1000 مقاله تا بیش از 12000 مقاله در سال 1998.

میانگین رشد سالانه معادل 27 درصد بوده و رشد سالیانه از 10 تا 80 درصد در نوسان است. اطلاعات بدست آمده از دفتر ثبت اختراعات ایالات متحده]7[ نیز رشدی مشابه با اطلاعات اروپا نشان می‌دهد.

تعداد اختراعات ثبت شده، شاخص‌ مناسبی برای اندازه‌گیری ظرفیت آزمایشگاهها جهت انتقال نتایج تحقیقات به مصارف صنعتی می‌باشد. شکل (1) بیانگر گسترش تعداد اختراعات نانوتکنولوژی در EPO و انتشارات علمی در یک دوره یکسان می‌باشد. به طور معمول، تعداد اختراعات پیرو الگوی انتشارات علمی، البته با تأخیر زمانی محسوسی می‌باشد. منحنی فوق در تمام سالهای 1981 تا 1998 رشد مشخص 28 تا 180 عددی اختراعات را با ضریب رشد %7 در دهة 90 نشان می‌دهد. منحنی اختراعات نوسانات بیشتری را نسبت به منحنی انتشارات نشان می‌دهد. این امر به این علت است که هرگاه تعداد داده‌ها کمتر باشد، نوسانات آماری تاثیرات بیشتری بر روی آنها می‌گذارد. به علاوه پیشرفتهای صنعتی در هر سال تأثیر بیشتری بر روی اختراعات دارد.

تکامل فعالیتهای تکنولوژیکی و علمی نانوتکنولوژی را می‌توان با فناوریهای قبلی مقایسه کرد. در وهلة اول می‌توان از مدل توسعه تکنولوژیکی عمودی (Lineal) استفاده کرد. گراپ]8[، برای چنین مدلی که در شکل (2) به آن اشاره شده است، هشت مرحله را ارائه داده و تکامل از تحقیقات بنیادی تا ورود آن به تولیدات را تشریح نموده است. مرحلة (1) زمان شروع کار تحقیقاتی علمی را نشان می‌دهد. هنگامی که فناوری شروع به ظاهر شدن می‌کند، پیشرفت بیشتری در علوم مشاهده می‌شود (مرحله 2). در مرحلة (3) درک اصول علمی بیشتر شده و اولین نمونه‌های تکنولوژیکی ظاهر می‌گردند.

در مرحلة 4 مشکلات انتقال فناوری به کاربردهای تجاری نمایان می‌شود و در مرحلة 5 پیشرفت در علوم و فناوری راکد می‌ماند. با جهت‌دهی مجدد تحقیقات صنعتی، فرصتهای جدیدی ظاهر می‌شود (مرحله 6) و استفاده‌های تجاری که باعث شروع تحقیقات هزینه‌بر صنعتی می‌شود آشکار می‌گردد (مرحله 7). نهایتاً ورود به تمام بازارها انجام شده و با تولید محصولات حاصل از اختراعات، میزان تحقیقات انک اندک کاهش می‌یابد (مرحلة 8).

چنین مدلی که براساس شاخصهای اختراعات و انتشارات می‌باشد و زمانی که از آن برای بررسی فناوریهای رایج امروزی مانند بیوتکنولوژی یا فناوری میکروسیستمها استفاده ‌شود، نتایج خوبی در برخواهد داشت]9[.

با مقایسة اطلاعات مربوط به اختراعات و انتشارات نانوتکنولوژی (شکل 1) با مدل (شکل2) مشخص می‌شود که نانوتکنولوژی به طورکلی فعلاً در انتهای مرحلة (2) یا ابتدای مرحلة (3) می‌باشد. با فرض اینکه این مدل، اطلاعات را به درستی تشریح نماید، حداکثر فعالیت علمی در علوم نانو در 3 تا 5 سال آینده خواهد بود؛ بهره‌برداری عظیم از نتایج آن ممکن است تا 10 سال دیگر به طول انجامد. در یک تخمین اولیه، منحنی نانوتکنولوژی (به عنوان مجموع تمام فناوریهای مقیاس نانو) می‌تواند به عنوان حلقة ارتباط تعدادی از فناوریهای نانو با اهداف و زمان رشد مختلف در نظر گرفته شود. به عنوان مثال، بازاری بزرگ برای وسایل الکترونیکی نانومتری پیش‌بینی می‌شود، ولی ممکن است 1 تا 15 سال تا ورود آنها به بازار، زمان نیاز باشد، هرچند هم‌اکنون نانوذرات TiO₂ به صورت مواد جاذب اشعة UV-B در کرمهای ضد آفتاب یا نانومواد کربنی برای افزایش مقاومت لاستیکها، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

هم اکنون حدوداً بیش از یک چهارم تمام اختراعات بر روی وسایل و ابزارآلات متمرکز شده است]7[. این امر نشان‌دهندة این دیدگاه است که نانوتکنولوژی در ابتدای مرحله توسعه فناوری قرار دارد که اولین هدف آن توسعه ابزار مناسب برای نانوساختارسازی سطوح، تولید نانومواد، آنالیز نانواشیاء و غیره می‌باشد. از نظر بخش صنعتی، مهمترین فناوریها، فناوری اطلاعات(IT)، فناوری دارویی و شیمیایی است. برای بخش اول ابزار ذخیره‌سازی اطلاعات، صفحه‌های نمایش تخت یا کاغذهای الکترونیکی جزء اختراعات مهم محسوب می‌شوند. به علاوه، CMOS گسترش یافته، پردازش اطلاعات در مقیاس نانو و وسایل نمایش یا ذخیره‌سازی اطلاعات نیز جزء این زمینه محسوب می‌شوند. زیرا طبق اطلاعات انجمنهای مواد نیمه‌هادی و سایر پیش‌بینیها ]11و10[ پیچیدگی مداوم مراحل فناوری CMOS به زودی به محدوده نانومتری خواهد رسید. (پیش‌بینی می‌شود که ابعاد پردازشگرها در سال 2011 به 22 نانومتر برسد.) صنایع نیمه‌هادی با آگاهی از مشکلات آینده، تاکنون به تحقیق برای یافتن راه‌حلهایی جهت گسترش CMOS به مقیاس نانو و ساخت وسایل جدید در این مقیاس دست زده‌اند.

در مورد صنایع شیمیایی و دارویی، تعداد زیادی از اختراعات برای یافتن روشهای دارورسانی، تشخیصهای پزشکی، درمان سرطان و غیره به ثبت رسیده‌اند، که این اختراعات قسمت عظیمی از بازار آینده را در بر خواهند گرفت. اختراعات نانوتکنولوژی در بخشهای دیگر نظیر صنایع هوایی، صنایع ساخت، فرآوری مواد غذایی، اتومبیل‌سازی، پالایش نفت، بازرسی محیط زیست و غیره هرساله با رشد همراه است. اما تعداد مطلق آنها با توجه به عرصه‌های مورد بحث (ابزارسازی، فناوری اطلاعات، داروسازی و پزشکی) اندک است.

2- فعالان جهانی

بسیاری از کشورها در علوم و فناوری نانو فعالند. 15 کشوری که در زمینه انتشار و اختراع بسیار فعال هستند در جدول (1) ذکر شده‌اند. انتشارات ثبت شده طی سالهای 1999-1997 بر حسب کشورهای منتشر کننده تفکیک شده است. داده‌های اختراعات، دورة طولانی را از سال 1991 تا 1999 در بر گرفته و شامل اختراعات ثبت شده در EPO و PCT می‌باشد. اختراعات PCT در WIPO در ژنو جمع‌آوری شده و سپس می‌تواند به هر دفتر ثبت اختراعی در دنیا یا EPO ارسال گردد. اطلاعات متفاوت بین PCT و EPO در این جدول نیامده است. تجزیه و تحلیل مضاعف اختراعات بین‌المللیPCT، انحرافهای آن با تعداد اختراعات EPO اروپا را کاهش می‌‌دهد. به علاوه تعداد بیشتر اختراعات مورد بررسی، ضریب اطمینان آماری در مقایسه کشورها را بالاتر می‌برد.

ایالات متحده، فعالترین کشور در تحقیقات نانو می‌باشد و حدوداً یک چهارم تمامی انتشارات را از آن خود کرده است. پس از آن ژاپن، آلمان، چین، فرانسه، انگلستان و روسیه قرار دارند. این هفت کشور دارای 70 درصد کل انتشارات علمی مربوط به نانوتکنولوژی در جهان می‌باشند. تمامی کشورهای عضو اتحادیه اروپا و برخی دیگر از کشورهای منتخب اتحادیه اروپا (غیر از لوکزامبورگ که هیچ دانشگاهی در آن وجود ندارد) جزو 50 کشور اول هستند. (که در این جدول نشان داده نشده‌اند.)

سهم چین و روسیه با توجه به حضور آنها در بانک اطلاعاتی SCI بسیار چشم‌گیر بوده و حاکی از حضور مشخص علوم نانو در تحقیقات آنها می‌باشد. جدول مشابهی نشانگر تعداد اختراعات در EPO بر حسب کشورها می‌باشد. مقایسه کشورهای فعال در امر انتشار با کشورهای فعال در امر اختراع، نشان دهنده این است که 15 کشور اول در هر دو مورد مشترکند. به هر حال دامنه اختلاف بین این کشورها مشخصاً وسیعتر می‌باشد، مثلاً انتشارات ایالات متحده 1619 برابر کشور پانزدهم یعنی سوئد می‌باشد، اما اختراعات ثبت شده‌اش 84 برابر این کشور است.

فهرست

مقالة ویژه: پیش‌بینی پیشرفت نانوتکنولوژی با کمک شاخصهای علم و فناوری.. 1

مرکز جدید نانوتکنولوژی ارتش آمریکا 11

همکاری تایوان با کانادا در زمینة نانوتکنولوژی.. 14

گزارشی از شرکتهای نانوتکنولوژی ژاپن.. 16

تلاش برای توسعة نانوتکنولوژی در اروپا 18

سرمایه‌گذاری در نانوتکنولوژی.. 18

امتیازی برای ساخت حسگرهای زیستی.. 20

اولین نمایشگاه بین‌المللی نانوتکنولوژی در سوئیس.... 21

اندازه‌گیری؛ چالشی در نانوتکنولوژی.. 23

ذخیرة 250 ترابیت در یک اینچ مربع. 25

حسگرهای هیدروژنی جدید. 27

تولید هزاران کیلو نانوذرات در یک شرکت نانومواد. 28

دو موفقیت بزرگ در ترانزیستور تک سلولی.. 30

تهیة زیروژلهای کروموفوریک.... 32

توسعة کریستال فوتونیک.... 34

انستیتو نانوتکنولوژی نظامی.. 35

اختراع ابزار آشکارسازی DNA با درجة تفکیک بالا.. 42