از «آون» یا «فور خشک کننده» در آزمایشگاه ها به منظور خشک کردن و استریل کردن ظروف شیشهای و فلزی استفاده میشود. کارخانجات سازنده ، به منظور انجام فعالیتهای مختلف ، انواع گوناگونی از این وسیله را طراحی نمودهاند. در برخی از آن ها ، انتقال گرما به طور خود به خود و طبیعی صورت میگیرد ؛ در حالی که در برخی انواع دیگر از این وسیله ، انتقال گرما با استفاده از پنکه و یا از خاصیت سبک بودن هوای گرم و سنگین بودن هوای سرد ، به منظور جابجایی هوای درون آون استفاده میشود. به طور معمول ، آونها در محدوده حرارتی بین دمای اتاق تا 350 درجه سانتیگراد کار میکنند. اگرچه انواعی از فورها هستند که تا دمای 600 درجه سانتیگراد را نیز تأمین مینمایند. از آونها با اسامی «آون هوای داغ» و یا «گرم خانه» نیز یاد میشود.
کاربرد
از آون به منظور استریل یا خشک کردن وسایل شیشهای و یا فلزی که در آزمایشگاه به کار میرود ، استفاده میشود. استریل و خشک کردن وسایل فلزی تمیز شده با کمک حرارت و در دمای 180 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت صورت میگیرد. با افزایش تدریجی دمای آون ، رطوبت موجود در وسایل شیشهای تبخیر شده و بنابراین موجب از بین رفتن هر گونه فعالیت بیولوژیکی خواهد شد.
اجزای تشکیل دهنده
محفظه داخلی: این محفظه ، محل قرار گرفتن وسایل مورد استفاده جهت استریل شدن بوده که اغلب از جنس استیل ضد زنگ و مقاوم در برابر حرارت بالا است. این محفظه همچنین محل قرار گرفتن سنسور دما و ترموکوپل است.
المنتهای گرم کننده: این اجزا جهت تأمین حرارت مورد نیاز فور پیش بینی شدهاند و اغلب در مجاورت جداره خارجی فور و در تماس با آن قرار گرفتهاند تا دمای داخل فور را به میزان مورد نیاز افزایش دهند. در داخل هر فور ، بسته به نوع و مدل دستگاه و همچنین بسته به توان الکتریکی آن ، یک یا دو عدد المنت قرار میگیرد. این المنتها اغلب از نوع فنری بوده و درون یک پوشش از جنس سرامیک نسوز قرار میگیرند تا از انتقال جریان الکتریکی به محفظه فور و اتصال نمودن آن جلوگیری شود.
عایقهای حرارتی: این عایقها به منظور جلوگیری از هدر رفتن انرژی حرارتی و سرد شدن سریع محفظه داخلی و همچنین جلوگیری از گرم شدن بیش از حد محفظه خارجی و مدارهای الکتریکی و نیز محیط بیرون تعبیه شده که اغلب از جنس پشم شیشه است.
سیستم کنترل و نمایش دمای داخل محفظه: بسته به نوع فور مورد استفاده ، این دو سیستم میتواند کاملا مجزا و یا در یک سیستم یکپارچه تأمین شده باشد. سیستم نمایش دمای داخل محفظه میتواند یک دماسنج عقربهای ، دماسنج جیوهای و یا یک برد الکتریکی به همراه سنسور حرارتی و نمایشگر دیجیتال باشد. سیستم کنترل دما نیز بسته به نوع دستگاه میتواند به صورت ترموکوپلهای فلزی ، جیوهای و یا سیستمهای میکروپروسسوری مشتمل بر سنسورهای دقیق باشد ؛ در این صورت سیستم نمایش و کنترل دما میتواند در هم ادغام شود.
سیستم های حفاظتی : بسته به نوع دستگاه سیستمهای حفاظتی الکتریکی و حرارتی جهت حفاظت کاربران و دستگاه و محتویات آن پیشبینی میشود. فیوزهای الکتریکی برای قطع جریان در موارد اضطراری ، سیستم قطع جریان در زمان بالا رفتن بیش از حد دما (به هنگام عمل نکردن سیستم کنترل دما) و ... از جمله این سیستمها است.
اساس کارکرد
آونهای خشک کننده عموماً دارای یک محفظه درونی و یک محفظه بیرونی است. محفظه درونی از آلومینیوم و یا جنس استیل ساخته شده که دارای خاصیت انتقال گرمایی خوبی بوده و در دیواره آن سوراخهایی از جنس استیل تعبیه شده است. این سوراخها به منظور تسهیل جریان هوا در اطراف اجسامی که باید خشک و یا استریل شود ، طراحی شده است.
محفظه درونی به وسیله مواد عایقی از بخش بیرونی جدا شده است. این مواد عایق موجب حفظ دمای بالای محفظه درونی شده و همچنین موجب تأخیر در انتقال گرما به بخش محفظه بیرونی آون خواهد شد. محفظه بیرونی از ورقههای استیلی درست شده که با یک لایه رنگ الکترواستاتیک محافظ پوشیده شدهاند.
گرما از طریق مقاومتهای الکتریکی تولید شده و این انرژی حرارتی به محفظه درونی منتقل میشود. این مقاومتها در قسمت پایینی آون قرار داشته و گرما به صورت طبیعی و یا با استفاده از نیروی پنکه داخلی در میان محفظه توزیع میشود.
توان (انرژی تولید شده در واحد زمان) یک مقاومت الکتریکی به وسیله معادله زیر قابل محاسبه است:
که در آن:
I = شدت جریان الکتریکی بر حسب آمپر
R = مقاومت الکتریکی بر حسب اهم
از آنجا که انرژی نه تولید شده و نه از بین میرود ، بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل میشود ، امکان محاسبه انرژی حرارتی بر اساس مقاومت الکتریکی وجود خواهد داشت. در مواردی که مقاومت به شکل سیم باشد محاسبه گرمای (q) منتشر شده میتواند از طریق معادله زیر صورت گیرد:
که در آن:
R = مقاومت سیم
I = شدت جریان الکتریکی
r = شعاع خارجی سیم
L = طول سیم
q = گرمای تولید شده در واحد حجم
مقاومت (R) را میتوان به وسیله معادله زیر محاسبه نمود:
که در آن:
ρ = میزان مقاومت فلز سیم
A = سطح سیم
آون دارای یک درب فلزی بوده که واجد عایق حرارتی است. یک دستگیره عایق که به منظور جلوگیری از خطر سوختن دست طراحی شده است ، در جلوی درب آون تعبیه شده و با استفاده از لولا به گونهای نصب شده است که بتواند تا زاویه 180 درجه نیز باز شود.
امروزه آونهای مدرن ، به وسیله یک مدلی از ریزپردازشگرها کنترل میشوند. این کار با استفاده از تجهیزات اندازهگیری ، هشدار دهنده و سیکلهای برنامهریزی انجام میشود که همگی کنترل شده است. این کنترل نه تنها بر دما ، بلکه بر روی تغییرات زمانی لازم در مراحل گرمایشی و سرمایشی یا تثبیت دما در مرحله خاصی نیز اعمال میشود.
آونها به طور معمول در محدوده دمایی دمای اتاق تا 350 درجه سانتیگراد کار میکنند. البته برخی از آونها دارای دامنه دمایی محدودتری نیز هستند. آونهای قدیمی دارای یک مقاومت ساده بود که با استفاده از یک ترموستات کنترل میشد.
جدول زیر ارتباط دما و زمان لازم برای استریل کردن گرمایی را در آونهای حرارتی نشان میدهد.
تجهیزات لازم برای نصب آون
به منظور نصب آون ، تجهیزات زیر لازم است:
1- یک میز کار بزرگ و محکم
2- فضای خالی در اطراف محل نصب آون ، به گونهای که حداقل 5 سانتیمتر از فضای اطراف آن باز باشد. همچنین باید در اطراف آون ، فضای کافی برای قرار دادن وسایلی که قرار است استریل شوند ، وجود داشته باشد.
3- پریز برق قوی با سیم اتصال به زمین. این پریز باید دارای استاندارد داخلی و یا بینالمللی استفاده در آزمایشگاه بوده و در فاصله یک متری از دستگاه قرار گیرد. ولتاژ مورد استفاده 110 یا 220 ولت و 60Hz/V است.
4- محافظت کنندههای الکتریکی جهت ضمانت تغذیهای مناسب نیز لازم است.
طریقه استفاده
در هنگام استفاده از آون ، مواردی باید در نظر گرفته شوند که مهمترین آنها به شرح زیر است:
از قرار دادن مواد قابل اشتعال و آتشزا در درون و اطراف آون خودداری شود.
از محلولهای اسیدی و یا ایجاد بخارات خورنده در داخل آون جلوگیری شود. این کار موجب از بین رفتن سطح داخلی آون خواهد شد.
در هنگام کارکردن با آون از وسایل حفاظت فردی از قبیل دستکش عایق ، عینک محافظ و انبرک (به منظور گذاشتن و برداشتن وسایل) استفاده شود.
روش کار معمول دستگاه
برای کار با آون ، به طور معمول به روش زیر عمل میشود:
1- کلید اصلی با فشار دادن به سمت پایین فعال میشود.
2- کلیدی را که به عنوان برنامهریزی مشخص شده است ، فشار دهید.
3- دمای مورد نظر را به وسیله فشار دادن کلیدی که با علامت (+) مشخص شده تنظیم کنید. دمای مذکور در صفحه مربوطه نمایش داده خواهد شد. آون وقتی به دمای تعیین شده برسد ، برنامه خود را شروع خواهد کرد.
4- در آونهای قابل برنامهریزی ، دستورالعمل تنظیم پارامترهایی از قبیل زمان ، نحوه حرارت دادن و هشدار ، طبق برنامه شرکت سازنده انجام میشود.
کنترلها
یک تصویر کلی از تنظیم کنترل آونهای مدرن در شکل زیر نشان داده شده است.
سیستم کنترل آون ممکن است دارای عناصر زیر باشد:
1- کلید اصلی
2- مرورگر دمای فعلی و انتخاب دما
3- کلید انتخاب پارامتر (منو)
4- کلید برنامهریزی سیکل کاری
5- کلید افزایش یا کاهش دما
هر کارخانه سازنده دستورالعملهای جزئی را برای کنترلها ارائه میدهد. به طور معمول ، کلیدهای کنترلی در قسمت پایین آون قرار داشته و به وسیله یک پنکه که در قسمت الکترونیکی آن تعبیه شده است ، خنک میشود.
مدار الکتریکی
تصویر زیر ، مدار الکتریکی پایه آون را نشان میدهد و معمولا دارای موارد زیر است:
1- کلید اصلی برای روشن و خاموش کردن دستگاه
2- کلید کنترل (وظیفه آن تنظیم دما ، زمان ، نحوه گرمایش و یا سرمایش ، انتخاب روش پیش حرارتی ، آبگیری ، خشک کردن و ... است.)
3- مقاومتها (المنتهای حرارتی که باعث تبدیل انرژی الکتریکی به حرارتی میشود.)
4- سیستمهای شناساگر که تکمیل کننده کنترل عمومی آون است. این سیستم ، روشن بودن و برنامه داشتن دستگاه را نشان میدهد.
کنترل کیفی
کنترل کیفی آون به ندرت مورد نیاز است ؛ زیرا استریل کردن با حرارت خشک ، فقط دارای دو پارامتر دما و زمان است. به طور معمول ، از اسپورهای باسیلوس سوبتیلیس (واریته نیجر) به عنوان شناساگرهای بیولوژیک در این وسیله استفاده میشود. این اسپورها باید پس از روند استریل کردن ، به مدت چند ساعت انکوبه شوند. تعداد اسپور اولیه بین 50 هزار تا 100 هزار عدد است. مؤثر بودن سیکل حرارتی بر اساس حجم گرمای در دسترس و میزان اتلاف آن است. این فعالیت میکروبی در حضور مواد آلی و آلودگیهای دیگر تحت تأثیر قرار میگیرد. استریل با حرارت خشک باید محدود به وسایلی باشد که به وسیله اتوکلاو نمیتوان آنها را استریل کرد.
نگهداری
نگهداری آون بسیار ساده بوده و نیازی به روشهای پیچیده نیست. این روشها وابسته به نوع آون و طراحیهای مختلف شرکتهای سازنده آن است.
هشدار
قبل از خارج کردن هر وسیلهای از درون آون ، مطمئن شوید که به دمای اتاق رسیده و آون نیز نباید به پریز برق وصل باشد.
دسترسی به اجزای الکتریکی
اجزای الکتریکی آون معمولا در قسمت پایین آن قرار گرفتهاند. به منظور بررسی کردن آن ها باید به طریقه زیر عمل نمود:
1- ابتدا باید سیم آون را از پریز برق جدا نمود.
2- آون را تا لبه میز کار جلو کشید.
3- دو عدد گوه 3 سانتیمتری را به منظور کمک بیشتر ، زیر لبه جلویی آن قرار داد. این کار لبه جلویی را بالا برده و بررسی قطعات الکتریکی را که در زیر دستگاه قرار دارند ، آسان تر میکند.
4- پیچهایی که پوشش زیرین را نگه داشتهاند ، باز نموده و پس از برداشتن پوشش زیرین دستگاه ، اجزای الکتریکی آن را کنترل نمایید. به طور معمول قطعات زیر مشاهده میشوند:
الف) پانل قابل برنامهریزی کنترل
ب) کلید ایمنی
ج) کلید خاموش کردن دستگاه و کلید قطع کن اصلی برق (به صورت ترکیب)
5- بلا فاصله بعد از چک کردن اجزای الکتریکی آون ، پوشش زیرین دستگاه را سر جای خوش قرار داده و محکم کنید.
تعویض مقاومتهای حرارتی
دستورالعمل گفته شده در زیر باید توسط پرسنلی که اطلاعات الکتریکی لازم را دارند ، انجام شود:
1- سیم آون از پریز برق جدا شود.
2- دماسنج از قسمت بالایی محفظه دمایی خارج شود.
3- درب دستگاه را باز کرده و پوشش دستگاه نیز برداشته شود.
4- پروب دماسنج قطع شود.
5- پیچهای نگه دارنده پانل زیرین باز شوند.
6- پیچهای کابل تغذیه کننده الکتریکی باز شده و از مقاومت جدا شود.
7- پانل پایینی جدا شود.
8- پیچهای نگهدارنده مقاومت را باز نموده و همچنین مقاومتهای خارجی هم باز شوند.
9- مقاومتهای جدید که شبیه مقاومت اولیه است ، جایگزین مقاومتهای قبلی شوند.
10- مجدداً قسمتهای باز شده را بسته و سیم دستگاه به پریز برق وصل شود.
تعویض فن خنک کننده
به منظور تعویض فن خنک کننده (که عموماً در قسمت پایین دستگاه قرار دارد) دستورالعمل زیر انجام میشود:
1- مراحل گفته شده در قسمت باز کردن اجزای الکتریکی انجام شود.
2- ترمینال برق پنکه قطع شود.
3- پیچهای زیرین پنکه که نگهدارنده آن است ، باز شود.
4- یک پنکه با مشخصات کارخانه سازنده ، نصب شده و سیم برق آن نیز وصل شود.
5- پوشش محافظ دستگاه ، سر جای خود نصب شود.
تعویض دستگیره درب
(جنس دستگیره درب معمولا از سیلیکون است)
1- آون را خاموش کرده و درب آن را باز نمایید.
2- با احتیاط دستگیره را نگه دارید.
3- با استفاده از یک پیچ گوشتی آن را باز کنید.
4- از فشار آوردن زیاد به آن خودداری کنید ؛ چون باعث خم شدن نگهدارنده آن خواهد شد.
5- دستگیره جدید را از سمت بالای آن وارد جایگاه نموده و نصب کنید. برای محکم کردن آن از پیچهای نو استفاده شود.
تعویض ترموکوپل
1- قسمت الکتریکی دستگاه را باز نمایید.
2- کابل متصل شده به ترموکوپل را از محل اتصال آن به کارت کنترل جدا نمایید.
3- توموکوپل را از قسمت بالایی آون جدا کرد و به سمت جلو بکشید ؛ به طوری که سیم اتصال تقریباً به اندازه 15 سانتیمتر خارج شده و دیده شود.
4- سیم را از ترموکوپل جدا نموده و روکش آن را بردارید.
5- انتهای بریده سیم را با چسب محکم نمایید تا شل نشود.
6- در حالی که مراقب سیمهای سایر قطعات الکتریکی باید باشید ، به آرامی ترموکوپل معیوب را خارج کنید.
7- سیمهای ترموکوپل معیوب را قطع نموده و ترموکوپل جدید را پس از چک کردن مشخصات آن ، جایگزین کنید.
8- پوشش محافظ را سر جای خود قرار دهید.
تعویض لولای درب
به منظور تعویض لولای درب آون ، باید دستورالعمل زیر رعایت شود:
1- درب آون را باز نموده و آن را از لولا به سمت بالا بکشید.
2- پیچهای لولای معیوب را باز کنید.
3- لولای معیوب را تعویض کنید.
4- لولای جدید را جایگزین کرده و پیچهای آن را محکم نمایید.
5- درب را دوباره نصب کنید.
اتاق عمل ترکیبی یک سالن جراحی است که با دستگاه های پیشرفته تصویر برداری پزشکی مانند C-ARM و CT-scanو MRI مجهز شده است. این دستگاه های تصویر برداری ما را قادر میسازند. عمل جراحی با حداقل تهاجم و کمترین صدمه به بیمار را انجام دهیم. با حداقل تهاجم بدان معنی است که جراح به منظور دسترسی به بخشی از بدن بیمار که می خواهد عمل جراحی بر روی آن انجام دهد ، نیاز به برش کامل ندارد.اما می تواند کاتترو یا آندوسکوپی را ازطریق سوراخ های کوچک وارد کند. اگرچه تصویر برداری دراتاق عمل برای یک مدت طولانی در قالب C_Arms متحرک ، سونوگرافی و آندوسکوپی یک بخش استاندارد بوده است ، این روش جدید با حداقل تهاجم نیازمند استفاده ازتکنیک های تصویربرداری است که می تواند بخش های کوچکتر بدن از جمله عروق واقعا نازک درماهیچه قلب را نشان دهد واز طریق تصویر برداری 3D حین عمل جراحی تسهیل می شود
ادامه مطلب ...
گرم کردن خون و داروهای تزریقی به طور وسیعی در کارهای کلینیکی مورداستفاده قرار می گیرد. عمده ترین کاربرد این دستگاه در جراحیها است و اصولا زمانی که بیمار مسن یا نوزاد باشد ، می بایست در تزریقها حتما از این دستگاه استفاده شود .از سوی دیگر زمانی که 50% از مایعات بدن نیاز به جابجایی داشته باشد بایستی از این وسیله استفاده گردد و همینطور در صورتی که 25% از مایعات بدن جابجا شود حضور این وسیله کنار تخت بیمار توصیه می گردد .
در سیستم بلاد وارمر ما با کمیت دما سروکار داریم که فلو مایعات گذرنده و دمای محیط و فلوی هوای اطراف دستگاه بر عملکرد آن تاثیر گذارند.
تا کنون انواع مختلفی از دستگاههای بلاد وارمر برای ایجاد حرارت طراحی و ساخته شده اند. با توجه به تفاوت زیاد در طراحی بلاد وارمرها، طبقه بندی آنها به هیچ وجه کار آسانی نیست. اما در حالت کلی دو دسته بلاد وارمر داریم: بلاد وارمرهای لیکوئید(Liquid) و بلاد وارمرهای سولید(Solid).
در بلاد وارمرهای لیکوئید به دلیل استفاده از مایعات ، حرارت با سرعت بیشتر به مایع تزریقی انتقال پیدا می کند منتها به علت مشکلات استفاده ، تقریبا استفاده از آن منسوخ شده است .
بلاد وارمرهای سولید به علت سهولت در استفاده همچنین ارتقا کیفیت، جایگزین بلاد وارمر های لیکوئید شده است.
در این دستگاه با استفاده از سیستمهای الکترونیکی دیجیتال و کنترل مناسب عملکرد آنها بـه وسیله میکرکنترلر، یک بلاد وارمر جــدیــد طــراحــی شده است.
عـلی رغــم کلیه تغییـــرات محیطی، سیستــم بلاد وارمر ، حرارتی پـایــدار و ثــابــت را بــه بـیمــار تـحـویــل مــی دهــد. در ایــن حالت مـحــدوده وسیعــی از فلوهای تزریقی قــابــل انتخــاب است.
تصاویر داخل دستگاه
.............
........
در این بلاد وارمر از میکرو کنترلر ساخت کمپانی ST استفاده شده است . که از عمل کرد و دقت خیلی خوبی برخوردار می باشد
تعمیرات تخصصی تجهیزات پزشکی
1-الکتروشوک
3-الکتروکوتر
4-ساکشن
5-اسپیرومتری
6-مانیتورینگهای اطاق عمل – سی سی یو ای سی یو
7-انواع پمپهای سرم وسرنگ
8-انواع دستگاهای بیهوشی
10-تعمیر انواع دستگاههای لیزر پوست و جراحی – تعمیر دستگاه ای پی ال برای رفع موهای زائد
11-تعمیر انواع برد های الکترونیکی رادیولوژی و دستگاهای الکتروتراپی
در ۱۹۶۶ Theodore Maiman، اولین مخترع سیستم لیزر کریستالی یاقوتی، کاربردهای احتمالی این تکنولوژی جدید و هیجان انگیز را بیان کرد. مطبوعات معروف از اختراع او به گرمی استقبال کردند و لیزر را به عنوان درمان کامل کانسر و جانشین خوبی برای چاقوهای قدیمی جراحی شناختند. Maiman رویای آینده ای با جراحی بدون خونروی و حذف انتخابی تومورها بدون اثر روی بافت های اطراف را می دید و حتی تصور می کرد که روزی می توان از لیزر برای تخریب ژن های خاص استفاده کرد. هر چند که تمام تفکرات Maiman به حقیقت نپیوست، اما اختراع او باعث اعجاب همگان و الهام بخش بسیاری از دانشمندان گردید. درمان بالیزر یکی از زمینه های در حال رشد سریع درتکنولوژی پزشکی است. این خلاصه ی کوتاه ازتاریخچه ی لیزر، مبدا وتکامل لیزرهای مورد استفاده در درماتولوژی را با تأکید بیشتر بر دهه ی اخیر وآغاز هزاره ی سوم وقرن بیست ویکم مورد بررسی قرار می دهد.
لیزرها در قبل از سال ۲۰۰۰ (قرن بیستم)
اولین لیزر حقیقی در سال ۱۹۵۹ توسط Maiman ساخته شد. انرژی ماکروویو توسط کریستال یاقوت تقویت می شد تا پرتوی نور قرمزی با طول موج ۶۹۴nm تولید شود.
مدت کوتاهی پس از لیزر یاقوت، لیزرهای جامد دیگری مثل (Nd:YAG) تولید شد.
لیزرهای گازی مثل ارگون، هلیوم، نئون و CO۲ جانشین هایی برای میله های شیشه یی جامد بودند.
اولین استفاده ی پزشکی لیزر در چشم پزشکی بود (برای ترمیم شبکیه در درمان دکولمان رتین) شهرت لیزر در درمان بیماریهای پوستی مدیون فعالیت های دکتر Leon Goldman است او رئیس بخش پوست دانشگاه Cincinnati می باشد. دکتر Goldman اولین پزشکی بود که از خصوصیات لیزر یاقوت در درمان خالکوبی استفاده کرد. نتیجه یی که وی در سال ۱۹۶۵ منتشر کرد تنها اولین مقاله از سری مقالات او درمورد استفاده از لیزر در درمان بیماریهای پوست بود. از دکتر Goldmman در بسیاری از کمیته های درماتولوژی به عنوان «پدرلیزر در پزشکی و جراحی» یاد می شود.
همانطور که در همه ی تکنولوژی ها دیده می شود، پزشکانی که از اولین لیزرها استفاده می کردند با مشکلات زیادی مواجه شدند. لیزرهای اولیه مثال آرگون و CO۲ یک پرتوی نور پیوسته تابش می کردند که اگر چه در تخریب هدف مؤثر بود اما بافت سالم اطراف را نیز برای مدت طولانی در معرض قرار می داد. نتیجه ی این تخریب همراه درجات بالا و غیر قابل قبول اسکار هیپرتروفیک وپیگمانتاسیون بود.
در جهت کاهش میزان تخریب ناخواسته گرمایی، امواج پیوسته ی لیزر بعداً با استفاده از یک دیافراگم مکانیکال جهت قطع پرتو نور، به صورت پالس شدند. لیزرهای به ظاهر پیوسته شامل پتاسیم، تیتانیل فسفات (۵۳۲nm)، بخارمس(۵۱۰nm)، برومید مس(۵۷۸nm)، کریپتون(۵۶۸nm) و لیزرهای رنگی تنظیم پذیر(۵۷۷nm و ۵۸۵nm) بودند. از این لیزرهای به ظاهر پیوسته می توان در کنار وسایل اسکنینگ روباتیک که پالس های نور را به طور موقت ازهم جدا می کنند جهت به حداقل رساندن آسیب های بافتی ناخواسته استفاده کرد.
لیزری با رنگ متفاوت: لیزرهای زرد رنگ
بسیاری از استفاده های اولیه ی لیزر دردرماتولوژی بر درمان ضایعات عروقی مثل خال عروقی stain port wine متمرکز بود.لیزرهای آرگون پیوسته ی اولیه (۵۱۴nm یا ۴۸۸) یک نور سبز آبی تابش می کرد که جهت درمان ضایعات عروقی مورد استفاده قرار می گرفت ولی به طور مطلوب اکسی هموگلوبین را هدف قرارنمی داد وهمچنین به میزان زیادی توسط ملانین جذب می شد. این عدم اختصاصی بودن هدف سبب ایجاد اثر ضعیف و یک اثر جانبی مضر شامل هیپوپیگمانتاسیون و اسکار می شد.
شناخت محدودیت های لیزر آرگون سبب تولید لیزرهای نور زرد شد که به پیک جذبی اکسی هموگلوبین نزدیک تر بودند. اولین لیزرهای نور زرد، لیزرهای تنظیم پذیر پر شده با آرگون بودند که درسال ۱۹۸۱ از رنگ های ارگانیکی استفاده می کردند که برای تولید طول موج های مختلف نور به ویژه ۵۸۵ یا۵۷۷nm قابل تنظیم بود.از لیزرهای رنگی تنظیم پذیر می شد هم به عنوان امواج پیوسته و هم دیافراگم دار جهت تولید پالس های نور زرد استفاده کرد.
لیزر رنگی PDL
اولین لیزر حقیقی در سال
۱۹۵۹ توسط Maiman ساخته شد. انرژی ماکروویو توسط کریستال یاقوت تقویت می شد تا پرتوی نور
قرمزی با طول موج ۶۹۴nm تولید شود.
مدت کوتاهی پس از لیزر یاقوت، لیزرهای جامد دیگری مثل
(Nd:YAG) تولید شد.
لیزرهای گازی مثل ارگون، هلیوم، نئون و CO۲ جانشین هایی برای میله های شیشه یی جامد بودند.
اولین استفاده ی
پزشکی لیزر در چشم پزشکی بود (برای ترمیم شبکیه در درمان دکولمان رتین) شهرت لیزر
در درمان بیماریهای پوستی مدیون فعالیت های دکتر Leon Goldman است او رئیس بخش پوست دانشگاه Cincinnati می باشد. دکتر Goldman اولین پزشکی بود که از خصوصیات لیزر یاقوت در درمان خالکوبی استفاده کرد.
نتیجه یی که وی در سال ۱۹۶۵ منتشر کرد تنها اولین مقاله از سری مقالات او درمورد
استفاده از لیزر در درمان بیماریهای پوست بود. از دکتر Goldmman در بسیاری از کمیته های درماتولوژی به عنوان «پدرلیزر در پزشکی و جراحی»
یاد می شود.
همانطور که در همه ی تکنولوژی ها دیده می شود، پزشکانی که از
اولین لیزرها استفاده می کردند با مشکلات زیادی مواجه شدند. لیزرهای اولیه مثال
آرگون و CO۲ یک پرتوی نور پیوسته تابش می کردند که اگر چه در تخریب هدف مؤثر بود اما
بافت سالم اطراف را نیز برای مدت طولانی در معرض قرار می داد. نتیجه ی این تخریب
همراه درجات بالا و غیر قابل قبول اسکار هیپرتروفیک وپیگمانتاسیون بود.
در
جهت کاهش میزان تخریب ناخواسته گرمایی، امواج پیوسته ی لیزر بعداً با استفاده از یک
دیافراگم مکانیکال جهت قطع پرتو نور، به صورت پالس شدند. لیزرهای به ظاهر پیوسته
شامل پتاسیم، تیتانیل فسفات (۵۳۲nm)، بخارمس(۵۱۰nm)، برومید مس(۵۷۸nm)، کریپتون(۵۶۸nm) و لیزرهای رنگی تنظیم پذیر(۵۷۷nm و ۵۸۵nm) بودند. از این لیزرهای به ظاهر پیوسته می توان در کنار وسایل اسکنینگ
روباتیک که پالس های نور را به طور موقت ازهم جدا می کنند جهت به حداقل رساندن آسیب
های بافتی ناخواسته استفاده کرد.
لیزری با رنگ متفاوت: لیزرهای زرد
رنگ
بسیاری از استفاده های اولیه ی لیزر دردرماتولوژی بر درمان ضایعات عروقی
مثل خال عروقی stain port wine متمرکز بود.لیزرهای آرگون پیوسته ی اولیه (۵۱۴nm یا ۴۸۸) یک نور سبز آبی تابش می کرد که جهت درمان ضایعات عروقی مورد
استفاده قرار می گرفت ولی به طور مطلوب اکسی هموگلوبین را هدف قرارنمی داد وهمچنین
به میزان زیادی توسط ملانین جذب می شد. این عدم اختصاصی بودن هدف سبب ایجاد اثر
ضعیف و یک اثر جانبی مضر شامل هیپوپیگمانتاسیون و اسکار می شد.
شناخت
محدودیت های لیزر آرگون سبب تولید لیزرهای نور زرد شد که به پیک جذبی اکسی
هموگلوبین نزدیک تر بودند. اولین لیزرهای نور زرد، لیزرهای تنظیم پذیر پر شده با
آرگون بودند که درسال ۱۹۸۱ از رنگ های ارگانیکی استفاده می کردند که برای تولید طول
موج های مختلف نور به ویژه ۵۸۵ یا۵۷۷nm قابل تنظیم بود.از لیزرهای رنگی تنظیم پذیر می شد هم به عنوان امواج
پیوسته و هم دیافراگم دار جهت تولید پالس های نور زرد استفاده کرد.
لیزر
رنگی PDL وتئوری فتوترمولیز انتخابی
با استفاده همزمان از لیزر PDL در اوایل دهه ی ۱۹۸۰ بود که Parrish, Anderson توانستند تئوری فتوترمولیز انتخابی را که جراحی پوستی لیزر را متحول کرد
پیشرفت دهند.Andersonو Parrish دریافتند که تخریب گرمایی بافت های سالم اطراف نتیجه ی تماس دراز مدت با
انرژی لیزراست. با انتخاب طول موج های اختصاصی برای کروموفور هدف و انتقال این
انرژی با سرعتی که از زمان استراحت کروموفور تجاوز نکند از آسیب گرمایی به ساختمان
های مجاور جلوگیری می شود. اگر شدت انرژی جهت تخریب کروموفور در این زمان کوتاه
کافی باشد، تخریب درمانی به حداکثر رسیده در حالی که آسیب گرمایی بافت های اطراف به
حداقل می رسد.PDL درآزمایشگاه Harvard&#۰۳۹;s Wellman توسط دکتر Anderson و دکتر Parrish دراوایل دهه ی ۱۹۸۰ تولید شد. تفاوت اصلی در این لیزر،انتقال نور زرد در
پالس های بسیار کوتاه در حد میکروثانیه بود. توانایی PDL در تخریب هدف های عروقی بسیار اختصاصی بود در حالی که آسیب ساختمان های
مجاور به حداقل رسیده بود که PDL را درمان مناسبی برای آسیب های عروقی در بچه ها و اطفال کرده بود.
PDL در ابتدا برای تولید نور زرد باطول موج۵۷۷nm ایجاد شد، ولی بعد برای تخریب هدفهای عمقی تر با افزایش طول موج به
۵۸۵nm وافزایش مدت پالس از ۳۶۰ به ۴۵۰ میکروثانیه اصلاح شد.
در کنار
PDL، لیزر بخار مس (۵۷۸nm) برای درمان انتخابی ضایعات عروقی استفاده می شود. این لیزر نیز گروهی از
امواج سبز با طول موج۵۱۰nm را که توسط ملانین جذب می شود تابش می کرد و در درمان ضایعات پیگمانته از
آن استفاده شد. این امر موجب شد تا ضایعات بیشتری توسط این وسیله درمان
شود.
مدت پالس های بسیارکوتاه: لیزرهای Q switched
در زمان کوتاهی پس از تولید لیزرهای درمانی، آزمایشهایی جهت کاهش
مدت تماس با لیزر از میلی ثانیه به نانو ثانیه انجام شد. این تکنیک که Q switched (QS) نامیده می شد پالس را کوتاه و پیک انرژی را از طریق استفاده از دیافراگم
الکتریکی نوری افزایش داد. این امر امکان ذخیره و متعاقباً آزاد سازی انرژی در حد
گیگاوات را امکان پذیر می کرد.
اولین لیزر QS یک لیزر یاقوتی اصلاح شده بود که توسط دکتر Goldman در سال ۱۹۶۷ برای برداشتن خالکوبی ها استفاده شد. لیزریاقوتی QS یک پرتو نور قرمز رنگ با طول موج۶۹۴nm تابش می کرد که به خوبی توسط ملانین جذب می شد، لذا جهت درمان ضایعات
پیگمانته از آن استفاده شد.اگرچه لیزر یاقوتی QS در درمان خالکوبی ایمن و کارآمد بود اما FDA این روش درمانی را تا ۲۲ سال بعد یعنی ۱۹۸۹ تأیید نکرد. در دهه ی ۱۹۸۰
پیشگامانی مثل Reid و همکارانش سبب ایجاد علاقه ی مجدد به روش QS شدند.
لیزر QS Nd:YAG مجوز FDA را به عنوان درمان خالکوبی در سال ۱۹۹۱ دریافت کرد.
علاوه بر طول
موج۱۰۶۴nm که به وسیله ی عبور نور از کریستال نوری ایجاد شده بود امکان نصف کردن طول
موج از ۱۰۶۴ به ۵۳۲nm و دو برابر کردن فرکانس جهت تولید پرتو نور سبز که برای درمان ضایعات
پیگمانته ی سطحی استفاده می شد، وجود داشت. متعاقباً، لیزرQ Switch alexandrite برای درمان خالکوبی و ضایعات پیگمانته ی عمقی تر استفاده شد زیرا نور قرمز
تولید شده نفوذ بیشتری به درون درم داشت. طول موج های بلندتر کلاً سبب آسیب کمتری
درملانین اپیدرم می شدند ولذا ریسک تغییر پیگمانی ثانویه را کاهش می
دادند.
● لیزرهای ablative:
لیزر CO۲ (۱۰۶۰۰nm) در سال ۱۹۶۴ توسط Patel و همکاران تولید شد که از انرژی مادون قرمز که به خوبی توسط آب اپیدرم جذب
می شد استفاده می کرد. وقتی CO۲ به عنوان یک پرتو متمرکز استفاده می شد به عنوان یک چاقوی جراحی بدون
خونروی جهت برداشتن انواع ضایعات درمال و اپیدرمال کاربرد داشت. اولین گزارش از
استفاده ی CO۲ روی غشاهای مخاطی برای درمان شیلیت اکتینیک در سال ۱۹۸۵ منتشر
شد.
۴ سال بعد لیزر CO۲ جهت برداشتن آسیب های اکتینیک صورت استفاده شد. لیزرهای CO۲ با پالس انرژی بالا در اوایل دهه ی ۱۹۹۰ به عنوان یک وسیله ی مؤثر در
تبخیر اپیدرم بدون آسیب گرمایی درم زیرین معرفی شدند.
لیزرهای CO۲ اولتراپالس در سال ۱۹۹۱ مجوز FDA را جهت بازسازی پوست دریافت کردند و به طور گسترده تری برای درمان آسیب
های اکتینیک و چین و چروک در سال های بعدی مورد استفاده قرار گرفتند. تبخیر سطحی
اپیتلیوم آسیب دیده را حذف کرده و گرم شدن درم زیرین سبب کوتاه شدن دسته های کلاژن
و سفت شدن پوست می شود. لیزر Erbium (Er) :YAG (۲۹۴۰nm) با فاصله ی کوتاهی در سال ۱۹۹۶ تولید شد. طول موج کمتر سبب تبخیر سطحی
بیشتر و آسیب گرمایی زیرین کمتر می شد که نتیجه ی آن بهبود سریع تر ولی نتایج
چشمگیر کمتر درمقایسه با لیزرCO۲ اولترا پالس بود. با استفاده از لیزرCO۲ و لیزر Er:YAG تکنیک های ترکیبی ایجاد شد که آسیب های گرمایی غیر اختصاصی را کاهش می
داد. لیزرهای ترکیبی Er:YAG و CO۲ به دنبال فواید هر دو روش بودند.Goldman و همکاران از سیستم Derma K برای بازسازی گردن وصورت استفاده کردند که بهبودی چشمگیری درپوست های
photoaged ایجاد کرد. لیزرهای ablative در دهه ی ۸۰ و۹۰ شهرت زیادی به دست آورد اما زمان بهبودی طولانی و ریسک
بالای اسکار و پیگمانتاسیون مانع بزرگی در پذیرش این روش به وسیله ی
بیماربود.
● برداشتن مو با لیزر
برداشتن مو با لیزر اولین بار در
اواخر دهه ی ۸۰ و اوایل دهه ی ۹۰ در زمینه های افتالمولوژی، اتولارنگولوژی و
اورولوژی برای درمان trichiasis و اپیلاسیون بافت های پیوندی حاوی مو استفاده شد. هدف لیزرهای از بین
برنده ی مو، ملانین موجود در شفت مو، اپیتلیوم فولیکولار و ماتریکس بود. مدت پالسی
که طولانی تر از زمان استراحت گرمایی تنه ی مو بود سبب می شد تا گرما از هدف
پیگمانته منتشر شده و به تمام واحد فولیکولار صدمه ی گرمایی بزند. لیزرهایی با طول
موج های ۶۹۴nm و بالاتر در منحنی جذب نوری ملانین، با مدت پالس بیشتر و وسایل سرد کننده
ی دینامیک اصلاح شدند تا امکان جذب انرژی به ملانین های عمقی تر را بدهد در حالی که
ملانین اپیدرمال جذبی نداشته باشد.
اولین تلاش ها برای از بین بردن موها
ناموفق بود، زیرا انرژی لیزر به سرعت شفت پیگمانته ی مو را تخریب می کرد بدون اینکه
زمان کافی برای آسیب گرمایی منتشر سلول های بنیادی مو وجود داشته باشد.
لیزرQS Nd: YAG اولین لیزری بود که به صورت اختصاصی برای از بین بردن موها در ۱۹۹۸
درایالات متحده به فروش رسید. برای استفاده از لیزر QS Nd:YAG برای فتواپیلاسیون، لازم بود تا یک کروموفور اگزوژن به صورت یک محلول کربن
دار موضعی که امکان نفوذ به فولیکول مو را داشته باشد قبل از تماس با لیزر مورد
استفاده قرارگیرد. درسال ۱۹۹۷، Goldberg و همکاران از این تکنیک به همراه لیزر QS Nd:YAG با پالس های بسیار کوتاه برای کاهش چشمگیر رشد مو استفاده کردند. به خاطر
ماهیت بسیارکوتاه پالس ها، لیزرQS Nd:YAG قادر به تخریب تمام واحد فولیکولار نبود، و مناطق درمان شده بعد از ۶ ماه،
رشد مجدد چشمگیری داشتند. اولین بررسی کنترلی با استفاده از لیزر یاقوتی انجام شد.
اگر چه کاهش مو بلافاصله بعد از انجام لیزر به دست آمد، رشد مجدد مو در یک پیگیری
سه ماه دیده شد. با استفاده از لیزرهای یاقوتی متفاوت، مدت پالس های طولانی تر توسط
محققان متعدد بررسی شد ولی هیچکدام اثرات دراز مدت نداشتند. به خاطر ریسک
هیپوپیگمانتاسیون استفاده از لیزر یاقوت محدود به پوست های روشن شد.
نسل
بعدی لیزرهای برداشت مو، لیزر alexandrite با طول موج۷۵۵nm بود. درسال ۱۹۹۷ Finkel و همکاران نتایج آزمایشهای خود را روی این لیزر منتشر کردند که شامل کاهش
مو تا ۹۰% بعد از ۳ ماه در طول ۵ جلسه ی درمانی بود. دو سال بعد McDaniel و همکاران یک کاهش رشد موی چشمگیر که تا ۶ ماه دوام داشت بعد از فقط یک
جلسه ی درمان با لیزر alexandrite با پالس طولانی به دست آوردند. به خاطر طول موج های طولانی تر و نفوذ عمقی
تر این لیزر به درم، نسبت به لیزر یاقوت برای استفاده در پوست های تیره ایمن تر
بود.
در سال ۱۹۹۸، Dierickx و همکاران تأثیر لیزر دیود با طول موج۸۰۰nm را در فتواپیلاسیون اعلام کردند. با استفاده از پالس هایی با پهنای
متفاوت، محققان توانستند به یک تأخیر ۹ ماهه ی چشمگیر در رشد مجدد مو بعد از ۱ یا ۲
جلسه ی درمانی دست یابند. در یک بررسی آینده نگر که در سال ۲۰۰۰ منتشر شد،
Lou و همکاران به یک کاهش چشمگیر در تعداد موها که ۶ ماه بعد از فقط ۲ جلسه ی
درمانی دوام داشت دست یافتند. سیستم های دیود جدید به استفاده کننده اجازه ی تعیین
مدت پالس و رنگ پوست و مو را می داد.
لیزرهای Nd:YAG با پالس طولانی، برخلاف انواع QS قدیمیشان، زمان پالس نزدیک تری به زمان استراحت گرمایی فولیکول مو داشتند
در حالی که عمق نفوذ بیشتری نیز داشتند. در سال ۱۹۹۹، Bencini و همکاران با استفاده از لیزرNd:YAG با پالس طولانی به موفقیت چشمگیری در زمینه ی اپیلاسیون قسمت های مختلف
بدن در افرادی با رنگ پوست و موی متفاوت دست یافتند. Samady و Goldberg یک کاهش ۵۹% رشد مو را سه ماه بعد از تنها یک جلسه ی درمانی با استفاده از
لیزر QS Nd:YAG با طول پالس ۳۰ میلی ثانیه نشان دادند.
منابع غیر لیزری نور، با
طیف طول موج هایی که به وسیله ی یک فیلتر قطع کننده تنظیم می شوند، نیز در
فتواپیلاسیون مورد بررسی قرار گرفت. اولین مورد استفاده از تکنولوژی IPL (نور با پالس شدید) در سال ۱۹۹۷ منتشر شد، زمانی که Gold و همکاران از IPL استفاده کردند و به یک کاهش موی ۶۰% طی ۱۲ هفته بعد از فقط یک جلسه ی
درمانی رسیدند.
منابع :
----------------------
هفته نامه پزشکی امروز
فیلترهای الکترونیکی:
مدارهای الکترونیکی هستند که اعمال پردازش سیگنال را انجام می دهند، بویژه هنگامی که می خواهیم سیگنال های ناخواسته عناصر را از بین ببریم و / یا آنکه میخواهیم آنها (سیگنالهای ناخواسته. مترجم) را افزایش دهیم.
فیلترهای الکترونیکی می توانند به صورت زیر باشند:
فعال یا غیر فعال
آنالوگ یا دیجیتال
گسستگی زمانی یا پیوستگی زمانی
خطی یاغیر خطی
واکنش نامتناهی ضربه (نوع IIR) یا واکنش متناهی ضربه (نوع FIR)
انواع رایج فیلترها (صرف نظر از جنبه های دیگر طراحی آنها) فیلترهای خطی هستند. این مقاله که در مورد جزئیات طراحی و آنالیز فیلترهای خطی است را مشاهده کنید.
1مقدمه
2طبقه بندی به وسیله تکنولوژی
2.1فیلترهای غیر فعال
2.1.1 انواع عنصر یگانه
2.1.2L فیلتر
2.1.3 T فیلتر
2.1.4 π فیلتر
2.1.5 انواع عنصر چندگانه
2.2 فیلترهای فعال
2.3 فیلترهای دیجیتال
2.4 سایر فناوری های فیلتر
2.4.1 فیلترهای کوارتز و فیزوالکتریک ها (ویژگى برخى کریستالها که به هنگام اعمال ولتاژ به انها تحت فشار قرار مى گیرند یا به هنگام قرار گرفتن در معرض فشار مکانیکى یک ولتاژ تولید مى کنند. مترجم)
2.4.2 فیلترهای SAW
2.4.3 فیلترهای BAW
2.4.4 فیلترهای Garnet
2.4.5 فیلترهای اتمی
3 تابع انتقال
4 طبقه بندی به وسیله تابع انتقال
5 طبقه بندی به وسیله توپولوژی (مکان شناسی)
6 طبقه بندی به وسیله طراحی علم اصول
6.1 آنالیز (تجزیه و تحلیل) مستقیم مدار
6.2 تجزیه و تحلیل امپدانس تصویر
6.3 شبکه پیوند
7 بیشتر بدانید
8 لینک های خارجی و منابع
مقدمه:
قدیمی ترین فورم فیلتر های الکترونیکی فیلترهای خطی آنالوگ غیر فعال هستند، که فقط استفاده از مقاومت ها و خازن ها یا مقاومت ها و سلف ها را ایجاد می کند. که آنها به ترتیب به نام فیلترهای تک قطبی RC و RL معروف هستند. بیشتر فیلتر های LC چند قطبی پیچیده سال های زیادی وجود داشتند، عملکرد چنین فیلترهایی به خوبی از کتاب های زیادی که در این مورد نوشته شده قابل درک است.
هم چنین فیلترهای هیبرید ساخته شده اند، به طور نمونه شامل ترکیب آمپلی فایرها (تقویت کننده ها)ی با تشدید کننده های مکانیکی یا تاخیر خطی است. قطعات دیگر مثل خطوط تاخیر CCD همچنین به عنوان فیلترهای با گسستگی زمانی به کار میروند. با دسترسی پردازش دیجیتالی سیکنال، فیلترهای دیجیتالی فعال عمومی شدند.
فیلترهای غیر فعال:
اجرای غیرفعال فیلترهای خطی مبنی بر ترکیب مقاومت ها R))، سلف ها (L) و خازن ها (C) است. این فیلترها را به طور کلی فیلترهای غیرفعال می دانیم، به این دلیل که آنها روی منبع تغذیه بیرونی بستگی ندارند.
سلف ها از مسیر سیگنال های با فرکانس های بالا جلوگیری می کنند و سیگنال های فرکانس پایین را عبور می دهند، در حالی که خازن ها عکس سلف عمل می کنند. فیلتری که سیگنال در آن از طریق یک سلف عبور میکند، یا آنکه در آن یک خازن مسیری به زمین فراهم می کند، سیگنال های فرکانس پایین را نسبت به فرکانس های بالا کمتر تضعیف می کند که به آن فیلتر پایین گذر می گوییم. اگر سیگنالی از طریق یک خازن عبور کند، یا اینکه از طریق سلف زمین شود، آن وقت فیلتر سیگنال های فرکانس بالا را نسبت به سیگنال های فرکانس پایین کمتر تضعیف می کند که به آن فیلتر بالا گذر می گوییم. مقاومت ها به خودی خود مشخصات فرکانسی قابل انتخاب ندارند، اما به سلف ها و خازن ها به منظور تعیین ثابت زمانی مدار و به تبع پاسخ فرکانسی، اضافه میشوند.
در فرکانس های خیلی بالا (در حدود 100MH)، گاهی اوقات سلف ها از سیمپیچهای تکحلقهای یا نوارهای ورق فلزی تشکیل میشوند ، و خازن ها از ورقههای فلزی نزدیک به هم تشکیل میشوند. به این قطعات فلزی سلفی یا خازنی تحلیل بردن میگویند.
سلف ها و خازن ها عنصرهای واکنش پذیر فیلتر هستند. شماری از عناصر فیلتر قدیمی را تعیین می کند. در این زمینه، مدار میزان شده LC در فیلتر میان گذر یا میان نگذر به عنوان استفاده تک عنصر حتی اگر از دو جزء تشکیل شده باشد مطرح شده است.
انواع عنصر یگانه:
ساده ترین فیلترهای غیر فعال از یک عنصر یگانه راکتیو تشکیل شده اند. این فیلترها توسط عناصر RC, RL یا RLC ساخته شده اند.
ضریب کیفیت Q اندازه ای است که برای توصیف ساده فیلترهای میان گذر یا میان نگذر استفاده می شود. وقتی گفته می شود فیلتری ضریب کیفیت بالایی دارد به این معنی است که دامنه فرکانسهای با پهنای باندکم برابر با فرکانس میانی است.
فیلتر L:
از دو عنصر، یکی به طور سری و دیگری به طور موازی تشکیل شده است.
فیلتر T:
پیکربندی سه عنصره در فیلترهای نوع T می تواند فیلترهای پایین گذر، بالا گذر، میان گذر یا میان نگذر را بسازد.
فیلتر π:
پیکربندی سه عنصره در فیلترهای نوع T می تواند فیلترهای پایین گذر، بالا گذر، میان گذر یا میان نگذر را بسازد.
انواع عنصر چندگانه :
فیلترهای عنصر چندگانه معمولا به صورت شبکه پله ای ساخته می شوند. این فیلترها میتواند به صورت ساختارهای L ، T و π مشاهده شود. وقتی که میخواهیم برخی پارامترهای فیلتر مانند سرعت انتقال از باند میانگذر به میاننگذر را بهبود ببخشیم به عناصر بیشتر نیاز است.
فیلترهای فعال :
فیلترهای فعال با استفاده از ترکیبی از اجزا غیر فعال و فعال (تقویت کردن)، اجرا می شوند و به یک منبع تغذیه بیرونی نیاز دارند. تقویت کننده ها مکررا در طراحی های فیلتر فعال استفاده می شوند. آنها می توانند ضریب کیفیت بالایی داشته باشند و میتوانند بدون استفاده از سلف هم به رزونانس برسند. هر چند، حد بالایی فرکانس های آنها به وسیله ی پهنای باند تقویت کننده هایی که استفاده می شوند، محدود است .
فیلترهای دیجیتال:
به کمک پردازش دیجیتالی سیگنال میتوانیم در محدودهی وسیعی فیلترهای متنوع باصرفه ای بسازیم. سیگنال نمونه می گیرد و مبدل آنالوگ به دیجیتال، سیگنال را به سیلی (تعداد زیادی. مترجم) از شمارهها تغییر میدهد. یک برنامه رایانه مداوم روی یک CPU یا یک DSP مخصوص (یا مدامت کمتر روی سخت افزار انجام الگوریتم) بازده شمارش جریان را محاسبه می کند. این جریان می تواند تبدیل شود به یک سیگنال زودگذر میان مبدل دیجیتال به آنالوگ. مسائلی وجود دارند با نویز را با تغییر نشان می دهد، اما این می تواند کنترل کند برای فیلترهای خیلی مفید. به علت نمونه برداری مورد بحث، سیگنال ورودی باید مقدار فرکانس محدود باشد یا نا همواری رخ دهد. فیلتر دیجیتال را مشاهده کنید.
سایر تکنولوژی های فیلتر
فیلترهای کوارتز و فیزوالکتریک ها:
اواخر دههی 1930، مهندسان دریافتند سیستم های کوچک مکانیکی که از مواد غیر قابل انعطاف ساخته شدهاند، همچون کوارتز در فرکانسهای رادیویی به طور صوتی تشدید میشوند. مثلا از فرکانسهای قابل شنیدن (صوت) تا حد چندین هزار مگا هرتز. بعضی از نخستین تشدیدکنندهها از استیل ساخته شدهبودند، اما کوارتز به سرعت مورد توجه واقع شد. بزرگترین برتری کوارتز، خاصیت فیزوالکتریکی آن است. یعنی تشدید کننده های کوارتز می توانند مستقیماً حرکت مکانیکی خود را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل کنند. هم چنین کوارتز ضریب انبساط حرارتی خیلی پایینی دارد به این مفهوم که تشدید کننده های کوارتزی می توانند فرکانسهای با ثبات در یک رنج حرارتی بالا تولید کنند. ضریب کیفیت فیلترهای بلور کوارتز خیلی بالاتر از فیلترهای LCR است. هنگامی که پایداریهای بالاتر مورد نیاز است، کریستالها و مدارهای راهانداز آنها میتواند به منظور کنترل درجه حرارت روی یک کوره کریستال سوار شوند. برای فیلترهای با باند خیلی کم، بعضی اوقات چند کریستال به طور سری به کار گرفته میشوند.
مهندسان دریافتند که تعداد زیادی از کریستالها می توانستند در یک عنصر واحد به وسیله نصب بخارهایی از فلز به شکل شیارهای کمعمق روی کریستال کوارتز جمع شوند. در این طرح، "خط تاخیری ضربه" فرکانس های مطلوب را به عنوان امواج صوتیای که در طول سطح کریستال کوارتز جریان مییابد، تقویت میکند. خط تاخیری ضربه برنامه کلی ساخت فیلترهای Qبالا به شیوههای مختلف زیاد است.
فیلترهای SAW:
SAW (موج صوتی سطحی/ظاهری) فیلترهایی هستند که به طور معمول در دستگاه های الکترومکانیکی که در فرکانس رادیویی به کاربرد برده می شود استفاده می شوند. سیگنال های الکتریکی در یک کریستال فیزوالکتریک تبدیل به موج مکانیکی می شوند، این موج به تاخیر افتاده ، قبل از آنکه به وسیله الکترودهای بیشتر تبدیل به سیگنال الکتریکی شود سرتاسر کریستال پخش/منتشر می شود. انرژی های خروجی موج به تاخیر افتاده که ترکیب نشده هستند اجرا مستقیم آنالوگ واکنش ضربه متناهی فیلتر را تولید می کند. این شیوه پالایش/فیلترینگ هیبرید در یک نمونه آنالوگ فیلتر پیدا شد. فرکانس های فیلترهای SAW تا حد 3GHz محدود هستند.
فیلترهای BAW:
فیلترهای BAW (موج صوتی پر حجم) فیلترهای الکترومکانیکی هستند. این فیلترها در وضعیت گشتاور چرخشی هستند. فیلترهای BAW می توانند در فیلترهای شبکه ای یا پله ای به کار روند. فیلترهای BAW کوچکتر از فیلترهای SAW به نظر می آیند، و در فرکانس های بالای 16GHz می توانند عمل کنند.
فیلترهای Garnet:
روش دیگر فیلترینگ، در فرکانس های میکرو ویو (موج خیلى کوچک الکترومغناطیسى) از 800MHz تا حدود 5GHz، از ترکیب یک حوزه Garnet
آهن ایتریم استفاده می شود که توسط ترکیب شیمیایی ایتریم و آهن ساخته می شود(YIGF یا فیلتر Garnet آهن ایتریم). Garnet روی یک باریکه ای از فلز رانده شده به وسیله یک ترانزیستور ، و یک آنتن حلقوی کوچک در تماس با بالای کره عمل می کند. فرکانسی که gernet عبور می دهد را یک آهنربای الکتریکی تغییر می دهد. مزیت این روش این است که garnet می تواند گذشته از پهنای فرکانسی زیاد به وسیله شدت حوزه مغناطیسی مختلف تنظیم شود.
فیلترهای اتمی:
برای فرکانس های بالاتر و دقت بیشتر، از ارتعاش های اتمی بیشتر استفاده می شود. ساعت های اتمی در میزرهای (تقویت امواج میکروویو -مترجم) سزیم برای بالا بردن ضریب کیفیت استفاده می شود تا ورودی اسیلاتورهایشان را به حالت موازنه درآورند. روش دیگری که در بالا آشنا شدید، فرکانس های خیلی ضعیف سیگنال های رادیویی را ثابت می کند، که مورد استفاده یک میزر( تقویت امواج میکروویو) ruby اتصال وسط خط تاخیر است.
تابع انتقال:
تابع انتقال H(s)یک فیلتر نسبت سیگنال خروجی Y(s) به سیگنال ورودی X(s) است به اندازه تابع مختلط فرکانسی s است.
تابع انتقال همه فیلترهای ثابت زمانی خطی عموما از ویژگی های معینی تشکیل می شوند:
از آنجایی که فیلتر ها از اجزا جدا از هم ایجاد می شوند، تابع انتقال آنها از نسبت دو چند جمله ای /چند فورمولی S و i.e در یک تابع منطقی S درست می شود. ترتیب انجام کار تابع انتقال بالاترین توان S برخورد صورت کسر یا مخرج هر یک از آنها خواهد بود.
همه ی چند جمله ای های تابع انتقال ضرایب واقعی دارند. بنابراین، هر یک از قطب ها و صفرهای تابع انتقال واقعی یا اتفاقی باشند جفت آنها به طور مختلط باهم در می آمیزند.
از آنجایی که پایداری فیلترها فرضی است، عضو حقیقی قطب ها (i.e. صفرهای مخرج) منفی/معکوس خواهد شد، i.e. آنها نصف سطح چپ در فضای فرکانسی مختلط تمام می شود.
چنانکه ساختمان یک تابع انتقال شامل تبدیل لاپلاس شود، و بنابراین به در دست گرفتن شرایط خروجی صفر/اولیه خنثی احتیاج دارد، به دلیل این که:
و وقتی f(0)=0 مقادیر ثابت را پاک کنیم و از عبارت معمول استفاده کنیم
پیچیدگی رفتار فیلتر در توابع انتقالی متناوب شرح داده می شود. این نظریه پیچیده، تبدیل لاپلاس ، ضامن تعادل تابع انتقال است.
طبقه بندی به وسیله تابع انتقال:
فیلترها می توانند به وسیله خانواده و گذر باند تعیین شوند. خانوادهی فیلتر به وسیله طراحی برخی معیارها معین می شود که به صورت متداول برای معلوم کردن تابع انتقال فیلتر انجام می شود. برخی از خانواده های رایج فیلترها و معیارهای طراحی ویژه آنها به شکل زیر هستند:
فیلتر Butterworth – بدون حرکت موجی در عبور باند و قطع باند، قطع جریان آهسته
فیلتر Chebyshev (نوع یک)- بدون حرکت موجی در قطع باند، قطع جریان تاخیر دهنده
فیلتر Chebyshev (نوع دو)- بدون حرکت موجی در عبور باند، قطع جریان تاخیر دهنده
فیلتر Bessel - تاخیر گروهی موج دار شدن، بدون حرکت موجی در هر دو باند، بهره قطع جریان آهسته
فیلتر Elliptic (بیضی) - تقویت حرکت موجی در عبور و قطع باند، قطع جریان سریع
فیلتر حد مطلوب “L”
فیلتر Gaussian
فیلتر کسینوسی
به طور کلی، هر خانواده از فیلترها می تواند با یک شیوه مشخص تعیین شود. بهترین شیوه، بیشتر فیلترها به حالت ایده آل فیلتر خواهند رسید. حالت ایده آل فیلتر انتقال کامل عبور باند، و تضعیف کامل درمتوقف کردن باند را دارد ، و انتقال بین دو باند ناگهانی است (اغلب به آن brick-wall می گویند).
اینجا یک عکس برای مقایسهی بین فیلترهای Butterworth، Chebyshev و elliptic (بیضی) است. این فیلترها در این تصویر همه، پنجمین مرتبه در فیلترهای پایین گذر هستند. به کار گرفتن ویژه آنها – آنالوگ یا دیجیتال، فعال یاغیر فعال بودن – تفاوتی را ایجاد نمی کند: خروجی همهی آنها مثل هم است.
به طوری که با شفاف کردن تصویر، فیلترهای بیضی نسبت به بقیه آنها تیز تر هستند، اما آنها حرکات موجی در حیطهی پهنای باند را نشان می دهند.
هر خانواده می تواند برای معلوم کردن یک گذر باند ویژه که برای انتقال فرکانس ها، هنگامی که در توقف باند (i.e. خروجی گذر باند) کمابیش تضعیف می شوند، استفاده شود.
فیلتر پایین گذر- فرکانس های پایین را عبور می دهد، فرکانس های بالا تضعیف شده اند.
فیلتر بالا گذر – فرکانس های بالا را عبور می دهد، فرکانس های پایین تضعیف شده اند.
فیلتر میان گذر – فقط فرکانس هایی که در یک باند فرکانسی هستند را عبور می دهد .
فیلتر میان نگذر – فقط فرکانس هایی که در یک باند فرکانسی تضعیف شده اند.
فیلتر همه گذر – همه فرکانس هایی که عبور می کنند، اما فاز خروجی اصلاح شده است.
خانواده و گذر باند یک فیلتر به طور کامل تابع انتقال یک فیلتر را معلوم می کند. تابع انتقال به طور کامل رفتار فیلتر خطی را تعیین می کند، اما تکنولوژی مخصوصی را که برای اجرا آن استفاده می شود معلوم نمی کند. به عبارت دیگر، راه های مختلفی برای دستیابی یک تابع انتقال ویژه وقتی یک مدار طراحی می کنیم وجود دارد. فیلتر گذر باند مخصوص می تواند به وسیله انتقال یک دسته نمونه اولیه فیلتر فراهم شود.
طبقه بندی به وسیله توپولوژی (وضعیت):
فیلترهای الکترونیکی می توانند به وسیله تکنولوژی مورد استفاده که در انها به کار می رود طبقه بندی شوند. فیلترهای استفاده کننده تکنولوژی فیلتر فعال و فیلتر غیرفعال است بیشتر طبقه بندی به وسیله وضعیت ویژه فیلتر الکترونیکی است که آنها به کار می برند.
هر داده تابع انتقال فیلتر شاید در هر وضعیت فیلتر الکترونیکی به کار برده شود.
برخی وضعیتهای رایج مدار عبارتند از:
وضعیت Cauer – غیر فعال
وضعیت Sallen Key – فعال
وضعیت چند گانه فیدبک– فعال
وضعیت ناپایدار – فعال
وضعیت دو مجذوری فیلتر biquad– فعال
طبقه بندی به وسیله روش شناسی طرح:
از نظر تاریخی، طراحی فیلتر آنالوگ خطی (با گذر) از طریق سه رویکرد عمده تحول یافتهاست. قدیمیترین طراحیها از مدارهای سادهای بودند که مهم ترین معیار طراحی شان، ضریب کیفیت در مدار بود. کاربرد گیرندههای رادیویی فیلترینگ را به عنوان اندازه فرکانسی انتخابی مدار متغیر عمل می کرد. تقریبا از دههی 1920 طراحی فیلترها از دیدگاه تصویر و راه اندازی آن بر تکیه بر نیازهای برقراری ارتباط از راه دور آغاز شد. بعد از جنگ جهانی دوم روش شناسی ترکیب شبکه غالب شد. ریاضیدانان بزرگ برای بدست آوردن مقادیر ضریب چند جمله ای به جدول نیاز داشتند اما امروزه با وجود رایانه این عمل غیرضروری است.
آنالیز هدایت مدار:
فیلترهای کم رتبه (با انرژی ضعیف- مترجم) می توانند مستقیما به وسیله اتصال مدار ساده از قانون هایی مثل قانون های کیرشهف برای بدست آوردن تابع انتقال طراحی شوند. این حد آنالیز معمولا فقط برای فیلترهای ساده رتبه 1st یا 2nd (نئودیمیم) انجام می شود.
تصویر آنالیز امپدانس:
این رویکرد بخش های فیلتر را از دیدگاه تسلسل بخشهای یگانه بررسی می کند. که از امتیازات سادگی این دیدگاه توانایی آسان سازی آن گسترش دستورات بالاتر است. از معایب آن نیز می توان به دقت پیش بینی پاسخها بر روی فیلتری که در امپدانس تصویر پایان می پذیرد نام برد، که این هم معمولا اهمیت خاصی ندارد.
ترکیب شبکهای:
ترکیب شبکه که ابتدا با تابع انتقال شروع شد و سپس به عنوان معادله چند جمله ای امپدانس داخلی فیلتر بیان شد. ارزش عنصر واقعی فیلتر این است که با تداوم کسر کل یا بخشی از آن که با توسعه چندجمله ای همراه است. اگر چه روش تصویر، نیازمند تطبیق شبکه ای در پایانه ها نمی باشد اما تاثیرات پایانه ای مقاومت شامل تحلیل آن همراه شروع شدن آن است.