فیزیک
پزشکی به معنی کاربرد فیزیک در حرفه پزشکی است، مانند رادیوگرافی ،
سونوگرافی ، بینایی‌سنجی و غیره. چون بیوفیزیک به معنی فیزیک حیات است،
فیزیک پزشکی درباره فیزیک حیات بشر بحث می‌کند. مانند گردش خون ، آناتومی
گوش ، آناتومی چشم و غیره. از طرفی بکارگیری اصول و قوانین این گروههای
علمی در طرح‌ریزی و یا ساختن یک سیستم ، به ترتیب مهندسی پزشکی و
بیومهندسی نامیده می‌شود.

تاسیس دوره‌های آموزشی مهندسی پزشکی و بیومهندسی از ضروریات یک جامعه
پشرفته است. از طرف دیگر ، آموزش فیزیک و بیوفیزیک پزشکی ، مقدم بر آموزش
تکنولوژی و یا مهندسی پزشکی است. به عبارت دیگر ، می‌توان چنین بیان کرد
که فیزیک پزشکی ، ابزاری بسیار قوی و قدرتمند است که می‌تواند در اختیار
پزشکان و مهندسان پزشکی قرار گیرد. در واقع در سایر رشته‌های مهندسی نیز
تقریبا همین شرایط حاکم است. به‌عنوان مثال ، در فیزیک الکترونیک ساختار
قطعات الکترونیکی به ‌دقت مورد بررسی قرار می‌گیرد. حال آنکه در مهندسی
الکترونیک بیشتر کاربرد این قطعات مورد تاکید قرار می‌گیرد.

ضرورت آشنایی با فیزیک پزشکی

امروزه به ‌واسطه پیشرفت سریع تکنولوژی و افزایش روزافزون دستگاهها در
بیمارستانها و کلینیکها نه تنها وجود هزاران مهندس پزشکی در جامعه ما مورد
نیاز است، بلکه پزشکان و پیراپزشکان باید در زمینه نگهداری از دستگاهها
نیز توانا باشند و لازمه این امر نیز آشنایی با فیزیک پزشکی است.

عواقب بی‌‌توجهی به فیزیک پزشکی

بی‌توجهی به اصول فیزیکی حاکم بر کار تشخیص و درمان ، باعث تشدید
بیماری ، اتلاف وقت و سرمایه ملی و بالاخره اتلاف جان بیماران خواهدشد. به
‌عنوان مثال ، می‌توان از بی‌دقتی در اندازه‌گیری مواد رادیواکتیو مصرفی
در بخش پزشکی هسته‌ای یاد کرد که گاهی باعث نمایش نادرست تصویر ارگان مورد
آزمایش می‌شود. اگر بخواهیم تمام ناهماهنگیها و گرفتاری‌های حاصل از ناآگاهی از فیزیک پزشکی را بیان کنیم، شاید چندین مقاله نیز کفایت نکند.

فواید آشنایی پزشکان و پیراپزشکان با فیزیک پزشکی

برای انجام صحیح کارهای تشخیصی و درمانی و جلوگیری از آسیبهای وارده به
بیماران و حفظ و حراست دستگاهها ، باید به فیزیک مربوطه تسلط داشته‌
باشیم. بدین معنی که همه فارغ‌التحصیلان رشته‌های پزشکی و پیراپزشکی باید
به اصول فیزیک پزشکی آشنایی کافی پیدا کنند، تا به نگهداری از دستگاهها و
انجام صحیح کار با آنها توانایی داشته ‌باشند. در این صورت نه‌ تنها
احتیاج ما به مهندسی پزشکی بصورت روزافزون احساس نمی‌شود، بلکه از
آسیب‌دیدن دستگاهها و خرید دستگاههای ناخواسته جلوگیری خواهد شد.

چگونه فیزیک پزشکی بخوانیم؟

فیزیک پزشکی یکی از گرایشهای فیزیک در مقطع کارشناسی ارشد می‌باشد. به
‌بیان دیگر ، دانشجویان رشته فیزیک بعد از اخذ مدرک کارشناسی در این رشته
، می‌توانند بعد از امتحان ورودی وارد رشته فیزیک پزشکی شده و مدرک فوق
لیسانس خود را در این رشته اخذ نمایند. البته لازم به ذکر است که در کشور
ما ، در مقایسه با سایر گرایش‌های رشته فیزیک که در بیشتر دانشگاهها ارائه
می‌گردد، گرایش فیزیک پزشکی در تعداد کمی از دانشگاهها وجود دارد.

ارتباط فیزیک پزشکی با سایر علوم

می‌توان گفت که رشته فیزیک تقریبا با بیشتر شاخه‌های علوم ارتباط دارد.
رابطه فیزیک با پزشکی نیز از طریق فیزیک پزشکی برقرار می‌شود. به ‌بیان
دیگر ، فیزیک پزشکی مانند پلی است که بین شاخه‌های مختلف فیزیک و پزشکی
وجود دارد. به ‌عنوان مثال ، فیزیک پزشکی با گرایش‌های لیزر و فیزیک
هسته‌ای ارتباط تنگاتنگ دارد.

آینده فیزیک پزشکی

با توجه به کاربردی که علوم در بهینه‌سازی زندگی بشر دارد، توجه
اندیشمندان و نخبگان دنیا به پیشرفت و ترقی شاخه‌های مختلف علمی معطوف شده
است. لذا در حال حاضر شاهد پیشرفت وسیع تکنولوژی هستیم. هر روز وسایل جدید
و پیشرفته‌تری ساخته می‌شوند که نسبت به وسایل قبلی از کارایی بیشتری
برخوردار هستند. بوجود آمدن وسایل پیشرفته و استفاده از آنها نیازمند
تربیت افراد متخصص در این زمینه است.

به بیان دیگر ، هر روز وسایل مختلف پیشرفته‌ای در علم پزشکی بوجود
می‌آیند. مثلا چاقوی لیزری ، چاقوی پلاسمایی و … چند نمونه از این موارد
فوق‌العاده زیاد هستند. اما برای استفاده بهینه از این وسایل و جلوگیری از
صدمات جانبی آنها که جان بیمارانی را که بوسیله این ابزار مورد درمان قرار
می‌گیرند، وجود متخصصین فیزیک پزشکی ، امری اجتناب ناپذیر است. بنابراین
باید در این زمینه سرمایه‌گذاری بیشتری انجام شده و نسبت به تربیت چنین
افرادی اقدام شود، تا ما نیز در آینده بتوانیم از این حیث به خودکفایی
برسیم و شاهد هیچگونه آسیبی ناشی از استفاده نادرست این ابزارها نباشیم.

لینک مقاله در تالار های گفتگوی علمی دانشجویان

اصول عملکرد:

یک آسانسوربرقی با نیروی محرکه کششی دارای اتاقکی است که ازکابلهای
فولادی آویزان است و این کابلها برروی قرقره محرک شیار دارحرکت می
کنند.کابلهای فولادی از یک طرف به بالای اتاقک و از طرف دیگر به قاب وزنه
تعادل متصل می شوند.وزنه تعادل ازمیزان بار روی موتور الکتریکی به اندازه
اختلاف وزن موجود میان اتاقک همراه با بار و وزنه تعادل یا اصطکاک کم می
کند.این اختلاف وزن را ((بار غیر متعادل))می نامند.

وزنه تعادل معمولاً ?? تا ?? درصد وزن اتاقک به علاوه بار آن و اصطکاک وزن دارد. اصطکاک معمولاً ?? درصد وزنه تعادل است.

انواع کابل کشی:

?-کشش تک رشته ای:

این شکل از کابل کشی معمولاً همراه با ماشینهای گیر بکسی به کارمی رود،
اما از آن می توان برای ماشینهای بدون گیربکس با سرعتهای پایین تر ?.?? تا
?.?متر بر ثانیه نیز استفاده کرد.در این دو حالت معمولاً زاویه تماس کابل
فولادی باقرقره محرک به ترتیب ??? و ??? است.

قرقره محرک به ندرت از چنان قطری برخوردار است که در فاصله میانی مرکز
اتاقک و وزنه تعادل قرار گیرد،به همین دلیل استفاده از قرقره انحراف ضرورت
پیدا می کند.

?-کشش دو رشته ای:

چون استفاده از قرقره انحراف خطر لغزش کابل فولادی را در نتیجه کاهش
سطح اصطکاک کابل با قرقره محرک افزایش می دهد ، می توان از قرقره دو رشته
ای استفاده کرد.از این روش در آسانسورهای پر سرعت وسنگین بار استفاده می
شود

?-کابل کشی ? به ? :

از این روش گاهی به همراه ما شینهای گیربکسی در سرعتهای پایین تر اتاقک
یعنی در حدود ?.?? تا ? متر بر ثانیه استفاده می شود.در این حالت سرعت
اتاقک و وزنه تعادل نصف سرعت محیطی قرقره محرک است و این بار روی قرقره را
به نصف کاهش می دهد وامکان استفاده از موتورهای پر سرعت را فراهم می سازد
که نسبت به موتورهای کم سرعت ارزانتراند.

?-کابل کشی ? به ?:

از این نوع کابل کشی برای آسانسورهای سنگین کالا در مواردی استفاده می شود که باید توان موتوروفشار روی یاتاقانها راکم کرد.

?-کابلهای توازن:

در ساختمانهای بلند بالاتر از ده طبقه،بار کابل فولادی که در حین حرکت
اتاقک از آن به وزنه تعادل(و بر عکس)منتقل می شود مقدار قابل توجهی است و
با رسیدن اتاقک به بالا، بار کابل سیمی به وزنه تعادل منتقل می گردد.برای
توازن و کاهش این پدیده،به قسمت تحتانی اتاقک و وزنه تعادل، کابلهای توازن
متصل می گردد. برای جای دادن کابلهای توازن به یک گودال عمیق تر نیاز است.

اتاق ماشین آلات در سطح پایین

در صورتی که اتاق ماشین آلات در یک طبقه میانی یا در کف چاه آسانسور
واقع شود به کابل سیمی طویلتری احتیاج است ودر این حالت کابل از دور قرقره
های بیشتری عبور می کند که این خود به مقاومت اصطکاکی بالاتر و ضرورت کار
نگهداری بیشتر منجر می گردد. اما چنانچه اتاق ماشین آلات در طبقه همکف
قرار گیرد، چاه آسانسور از وزن ماشینهای کابل پیچی و تجهیزات کنترل خلاص
می شود. موقعیت اتاق ماشین آلات مسیله نفوذ دال بام و هوابندی را نیز
منتفی می سازد.

محرک استونه ای:

در این شکل کابل در جهت حرکت عقربه های ساعت و کابل دیگر در خلاف جهت
حرکت عقربه های ساعت به دور یک استوانه می پیچد، بنابر این زمانی که کابل
به دور استوانه می پیچد ، کابل دیگر از دور آن باز می شود ، نقطه ضعف محرک
استوانه ای آن است که با افزایش ارتفاع ،استوانه بزرگ و سنگین می شود و
بنا بر این استفاده از این سیستم به ارتفاع حداکثر ?? محدود می گردد.

کابلهای سیمی :

این نوع ازکابلهای مورد استفاده، کابلهای سیم فولادی با مقاومت کششی
بالا هستند و تعداد کابلهای هر آسانسور بین ? تا ?? عدد است . قطر کابلها
? تا ?? میلیمتر و ضریب ایمنی آنها ?? است.

موتورهای کابل پیچی:

درصورتی که نیروی محرکه انتقالی به قرقره کششی از طریق یک چرخ دنده
حلزونی باشد،موتور از «نوع گیربکسی»است. اما چنانچه نیروی محرکه از طریق
اتصال مستقیم از موتور به قرقره کشش منتقل گردد،موتور از«نوع بدون گیر
بکس» است. توان موتورهای بدون گیر بکس از??تا ??کیلو وات متفاوت است،اما
موتورهای گیر بکسی کشش از توان? تا ?? کیلو وات برخوردارند.

موتورهای گیر بکسی تک سرعته کشش:

این نوع موتور شامل یک چرخدنده حلزونی است و با برق مستقیم یا متناوب
کار می کند.زمانی که اتاقک به فاصله کمی از پا گرد طبقات میرسد،ترمز به
صورت اتوماتیک عمل می کند تا اتاقک به شکل آرامی متوقف شود.

موتورهای گیر بکسی دو سرعته کشش:

در این حالت از یک موتور با دو سیستم سیم پیچ جداگانه یا از دو موتور
جداگانه استفاده می شود .در زمان شروع،موتور با سیم پیچ پر سرعت به کارمی
افتدو برای محدود کردن جریان،یک مقاومت بصورت سری به آنها متصل است.شتاب
گیری آرام اتاقک با کاهش تدریجی میدان مقاومت صورت می گیرد.با نزدیک شدن
به پا گرد طبقه،موتور یا سیم پیچ پر سرعت از کار می افتدوموتور با سیم پیچ
کم سرعت متصل به چوک به کار می افتد.سرعت اتاقک تا رسیدن به فاصله کمی از
پا گرد به صورت تدریجی کاهش می یابدودر این زمان جریان برق قطع می شود و
ترمز به صورت اتوماتیک اتاقک را به آرامی متوقف می سازد.

موتورهای گیر بکسی ولتاژ متغیر کشش:

در سیستم ولتاژ متغیر مزایایی وجود دارد که با دیگر سیستمها نمی توان
به آن دست یافت.شتاب گیری مثبت ومنفی بسیار آرام،این سیستم را نسبت به
سیستمهای یک یا دو سرعته برتر می سازد.تجهیزات این سیستم شامل موتوری با
برق متناوب است که برق مستقیم موتور محرک ماشین گیر بکسی را تأمین می‌کند.

موتورهای بدون گیر بکس ولتاژ متغیر کشش:

وجود این تجهیزات برای آسانسور های پرسرعتی با سرعت ?.?? متر بر ثانیه
و بالاتر بسیار مهم است. این تجهیزات بیانگر بهترین روش جدید در برآورنده
ساختن شرایط ترافیکی با کارآیی بالا است.

برای شتاب گیری آرام،در مدار میدان ژنراتور از رگولاتور تنظیم کننده ای
استفاده می شودکه بازده خروجی ژنراتور را کنترل می کند.یک مقاومت متغیر در
مدار میدان به تدریج میزان مقاومت را کاهش و ولتاز ژنراتور را افزایش می
دهد تا اتاقک آسانسور باشتاب گیری آرام به سرعت کامل برسد. با ایجاد سرعت
کامل، ولتاژ ژنراتور تا کاهش سرعت اتاقک ثابت باقی می ماند.برای کاهش سرعت
و توقف اتاقک از یک مجموعه کلید القایی استفاده می شود.ترمزها تنها در
زمان ثابت بودن اتاقک عمل می کنند.

ترمزها:

برای انواع تجهیزات ماشینی آسانسور وجود یک ترمز برقی- مکانیکی با
عملکرد ایمنی در زمان قطع برق ضرورت دارد.زمانی که آسانسور در حال حرکت
است،کفشکهای ترمز به صورت برقی- مکانیکی از استوانه ترمز فاصله می
گیرند،یعنی بر نیروی فنرهای لوله ای یا صفحه ای ترمز در زما ن ثابت بودن
اتاقک غلبه می شود. قطع جریان برق سبب به کار افتادن ترمز می شود و بنا
براین در موقع رفتن برق ترمزها ایمنی ایجاد می کنند.

اتاق ماشین آلات:

در موارد ممکن،اتاق ماشین آلات را باید در بالای چاه آسانسور قرار
داد،،این مکان بالاترین کارایی را ایجاد می کند .این اتاق را باید تهویه
کرد و با عایق کردن پایه بتنی ماشین آلات از دیوارها و کف به کمک صفحات
چوب پنبه فشرده ،به مسیله انتقال صوت توجه نمود.

وجود یک تیر بالابر سقفی درست در بالای ماشین آلات برای نصب یا پیاده
کردن تجهیزات ضروری است ودر داخل کف در بالای پا گرد نیز باید یک دریچه
دسترسی ایجاد کرد تا از طریق آن بتوان تجهیزات را در صورت ضرورت جهت تعمیر
یا تعویض پایین برد.برای این اتاق باید یک در قفل دار نصب کرد و وجود فضای
کافی جهت کنترل کنندها، انتخاب کننده طبقات و دیگر تجهیزات ضروری است.

دراین اتاق وجود پریز و تجهیزات روشنایی خوب ضرورت داردو استفاده کافی
از نور طبیعی روز توصیه میشود.دمای اتاق نباید از?? درجه کمتر و از ??
درجه بیشتر شود و برای این منظور وجود امکانات گر مایش و تهویه ضروری است
. برای پرهیز از ایجاد گرد و غبار باید دیوارها،سقف و کف را رنگ کرد

ترانسفورماتورها را با توجه به کاربرد و خصوصیات آنها به سه دسته کوچک متوسط و بزرگ دسته بندی کرد. ساختن ترانسفورماتورهای بزرگ و متوسط به دلیل مسایل حفاظتی و عایق بندی و امکانات موجود ، کار ساده ای نیست ولی ترانسفورماتورهای کوچک را می توان بررسی و یا ساخت. برای ساختن ترانسفورماتورهای کوچک ، اجزای آن مانند ورقه آهن ، سیم و قرقره را به سادگی می توان تهیه نمود.
 ساختمان ترانسفورماتور
ترانسفورماتورها را با توجه به کاربرد و خصوصیات آنها به سه دسته کوچک متوسط و بزرگ دسته بندی کرد. ساختن ترانسفورماتورهای بزرگ و متوسط به دلیل مسایل حفاظتی و عایق بندی و امکانات موجود ، کار ساده ای نیست ولی ترانسفورماتورهای کوچک را می توان بررسی و یا ساخت. برای ساختن ترانسفورماتورهای کوچک ، اجزای آن مانند ورقه آهن ، سیم و قرقره را به سادگی می توان تهیه نمود.

اجزای تشکیل دهنده یک ترانسفورماتور به شرح زیر است؛

هسته ترانسفورماتور:

هسته ترانسفورماتور متشکل از ورقه های نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه می شود. برای کم کردن تلفات آهنی هسته ترانسفورماتور را نمی توان به طور یکپارچه ساخت. بلکه معمولا آنها را از ورقه های نازک فلزی که نسبت به یکدیگر عایق‌اند، می سازند. این ورقه ها از آهن بدون پسماند با آلیاژی از سیلیسیم (حداکثر 4.5 درصد) که دارای قابلیت هدایت الکتریکی و قابلیت هدایت مغناطیسی زیاد است ساخته می شوند.

در اثر زیاد شدن مقدار سیلیسیم ، ورقه‌های دینام شکننده می شود. برای عایق کردن ورقهای ترانسفورماتور ، قبلا از یک کاغذ نازک مخصوص که در یک سمت این ورقه چسبانده می شود، استفاده می کردند اما امروزه بدین منظور در هنگام ساختن و نورد این ورقه ها یک لایه نازک اکسید فسفات یا سیلیکات به ضخامت 2 تا 20 میکرون به عنوان عایق در روی آنها می مالند و با آنها روی ورقه ها را می پوشانند. علاوه بر این ، از لاک مخصوص نیز برای عایق کردن یک طرف ورقه ها استفاده می شود. ورقه های ترانسفورماتور دارای یک لایه عایق هستند.

بنابراین ، در مواقع محاسبه سطح مقطع هسته باید سطح آهن خالص را منظور کرد. ورقه‌های ترانسفورماتورها را به ضخامت های 0.35 و 0.5 میلی متر و در اندازه های استاندارد می سازند. باید دقت کرد که سطح عایق شده ى ورقه های ترانسفورماتور همگی در یک جهت باشند (مثلا همه به طرف بالا) علاوه بر این تا حد امکان نباید در داخل قرقره فضای خالی باقی بماند. لازم به ذکر است ورقه ها با فشار داخل قرقره جای بگیرند تا از ارتعاش و صدا کردن آنها نیز جلوگیری شود.

سیم پیچ ترانسفورماتور :

معمولا برای سیم پیچ اولیه و ثانویه ترانسفورماتور از هادی های مسی با عایق (روپوش) لاکی استفاده می‌کنند. اینها با سطح مقطع گرد و اندازه‌های استاندارد وجود دارند و با قطر مشخص می‌شوند. در ترانسفورماتورهای پرقدرت از هادیهای مسی که به صورت تسمه هستند استفاده می‌شوند و ابعاد این گونه هادی‌ها نیز استاندارد است.

توضیح سیم پیچی ترانسفورماتور به این ترتیب است که سر سیم پیچ‌ها را به وسیله روکش عایقها از سوراخهای قرقره خارج کرد، تا بدین ترتیب سیم ها قطع (خصوصا در سیمهای نازک و لایه‌های اول) یا زخمی نشوند. علاوه بر این بهتر است رنگ روکش‌ها نیز متفاوت باشد تا در ترانسفورماتورهای دارای چندین سیم پیچ ، را به راحتی بتوان سر هر سیم پیچ را مشخص کرد. بعد از اتمام سیم پیچی یا تعمیر سیم پیچهای ترانسفورماتور باید آنها را با ولتاژهای نامی خودشان برای کنترل و کسب اطمینان از سالم بودن عایق بدنه و سیم پیچ اولیه ، بدنه و سیم پیچ ثانویه و سیم پیچ اولیه آزمایش کرد.

قرقره ترانسفورماتور:

برای حفاظ و نگهداری از سیم پیچ‌های ترانسفورماتور خصوصا در ترانسفورماتورهای کوچک باید از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره باید از مواد عایق باشد قرقره معمولا از کاغذ عایق سخت ، فیبرهای استخوانی یا مواد ترموپلاستیک می سازند. قرقره هایی که از جنس ترموپلاستیک هستند معمولا یک تکه ساخته می شوند ولی برای ساختن قرقره های دیگر آنها را در چند قطعه ساخت و سپس بر روی همدگر سوار کرد. بر روی دیواره های قرقره باید سوراخ یا شکافی ایجاد کرد تا سر سیم پیچ از آنها خارج شوند.

اندازه قرقره باید با اندازه ى ورقه‌های ترانسفورماتور متناسب باشد و سیم پیچ نیز طوری بر روی آن پیچیده شود. که از لبه های قرقره مقداری پایین تر قرار گیرد تا هنگام جا زدن ورقه‌های ترانسفورماتور ، لایه ى رویی سیم پیچ صدمه نبیند. اندازه قرقره های ترانسفورماتورها نیز استاندارد شده است اما در تمام موارد ، با توجه به نیاز ، قرقره مناسب را می توان طراحی کرد.