مسئولیت اجتماعی شرکت و تصمیمات تقسیم سود
هدف
این مقاله خواهان بررسی این موضوع است که آیا و چگونه عملکرد مسئولیت اجتماعی شرکت در شکل دادن به سیاست تقسیم سود شرکت مشارکت می کند. به طور خاص، تاثیر عملکرد مسئولیت اجتماعی شرکت در میزان تقسیم سود و انتخاب کانال تقسیم سود (پرداخت سود سهام و یا بازخرید سهام) را بررسی می کند. علاوه بر این، نقش تعدیل کننده عملکرد مسئولیت اجتماعی شرکت در ارتباط بین سود و بازخرید سهام را بررسی می کند.
طراحی/ روش شناسی/ رویکرد
با استفاده از 397 شرکت اروپایی ذکر شده در STOXX Europe 600 در طول دوره زمانی 2009 تا 2014، نویسندگان تحلیل رگرسیون را برای بررسی رابطه بین عملکرد CSR و سیاست تقسیم سود به کار گرفتند.
یافته ها
اولین نتیجه ما نشان می دهد که شرکت های دارای عملکرد مسئولیت اجتماعی بالا بیشتر در سیاست های تقسیم سود مشارکت می کنند. ثانيا، هنگام انتخاب بین سود سهام و بازخريد سهام، شرکت هایي که عملکرد CSR بالایي دارند، ترجيح مي دهند که بازخرید سهام را انتخاب کنند. در نهایت، عملکرد CSR نقش مهمی در تعیین رابطه بین سود سهام و بازخرید سهام دارد. به طور خاص، سود سهام و بازخرید سهام به نظر می رسد در میان شرکت های مسئول اجتماعی، بیشتر قابل جایگزین باشد.
پیامدهای عملی
شرکت هایی که قادر به توسعه استراتژی های موفقیت آمیز CSR می باشند، می توانند مزایای ملموسی برای سهامداران خود در قالب سطوح تقسیم سود بالا ایجاد کنند. افزایش هزینه های CSR منجر به قطع یا کاهش جریان نقدی پرداخت شده به سهامداران نمی شود. به علاوه، دولت و تنظیم کننده ها باید ملزم شوند یا حداقل شرکت های مسئول اجتماعی را تشویق کنند تا از اختیار خرید سهام مدیران اجرایی که سود سهام محافظت شده هستند، استفاده کنند تا تحریفات در سیاست های سود سهام کاهش یابد.
اصالت/ ارزش
این اولین تلاش برای بررسی وابستگی بین عملکرد CSR و فعالیت های بازخرید سهام است.
کلمات کلیدی
مسئولیت اجتماعی شرکت؛ سود سهام؛ بازخرید سهام؛ STOXX Europe 600

1. مقدمه
تحقیق در مورد CSR از بررسی ارتباط و وابستگی بین فعالیت های CSR و ارزش شرکت تکامل یافته است. (مک گویر و همکاران، 1988؛ کلارکسون، 1995؛ لین و همکاران، 2009 و لی و همکاران، 2013) ، به چندین موضوع مرتبط دیگر در امور مالی شرکت ها از جمله تأثیر عملکرد CSR در ساختار سرمایه (جیررد پوتین و همکاران،2011) ، تضاد نمایندگی ها (وادوک و گریوز، 1997؛ هارجوتو و جو، 2011 و اکلز و همکاران، 2012) ، عدم تقارن اطلاعات ( چو و همکاران، 2013؛ سوی و همکاران، 2015 و لوپاتا و همکاران، 2015)، محدودیت های مالی (چنگ و همکاران، 2014) و بازده سرمایه گذاری (بنلملیه و بیتار، 2016). به منظور گسترش بیشتر این مطالعات، ما ارتباط بین عملکرد CSR و سیاست تقسیم سود را مورد بررسی قرار می دهیم.
سیاست تقسیم سود نشان دهنده راه هایی است که شرکت ها سرمایه را به سهامداران خود باز می گردانند. این به شکل بازخرید سهام یا سود سهام می باشد. در طول دوره 1972 تا 2000، گرولون و میشلی (2002) نشان می دهند که بازخرید سهام فقط به یک شکل مهم تقسیم سود تبدیل نشده است، بلکه همچنین شکل ترجیحی تقسیم سود برای شرکت های آمریکایی است. آنها همچنین مشاهده می کنند که اکثر شرکت ها پرداخت پول نقد را از طریق بازخرید سهام آغاز می کنند. حتی شرکت هایی که پرداخت سود سهام را شروع کردند، تمایل بیشتری به بازخرید سهام دارند بدون اینکه سود سهام خود را قطع کنند. بعد،
وان ایژه و مگینسون (2008) و دنیس و اوسوبوف (2008) سیر تکاملی سیاست تقسیم سود در کشورهای اروپایی را بررسی می کنند. به عنوان مثال در ایالات متحده، آنها ادعا می کنند که یک وابستگی افزایشی به بازخرید سهام در هزینه سود سهام نقدی وجود دارد. سوال طبیعی که اینجا مطرح می شود این است که دلایل این تغییر در سیاست تقسیم سود شرکت چیست؟ فاما و فرنچ (2001) اظهار می کنند که روند اخیر بازخرید سهام می تواند با افزایش حاکمیت شرکت ها و توسعه طرح اختیار خرید سهام مدیران اجرایی و کارکنان توضیح داده شود. با توجه به اینکه شرکت های مسئول اجتماعی نشان داده شده که با حاکمیت سازمانی خوب (هارجوتو و جو، 2011) و دارایی های عمده ای از اختیار خرید سهام (جیان و لی، 2015) همراه هستند، ما انتظار داریم که سیاست های تقسیم سود با اتخاذ استراتژی های CSR تغییر کند.
برای درک بهتر این که تا چه میزان دخالت CSR می تواند این تغییر را در سیاست تقسیم سود شرکت توضیح دهد، ما سوالات مرتبط زیر را مطرح می کنیم: (الف) آیا شرکت های مسئول اجتماعی احتمال بیشتری دارد تا در سیاست تقسیم سود درگیر شوند؟ (ب) آیا عملکرد CSR بر تصمیم مدیران برای استفاده از پرداخت سود سهام یا برنامه های بازخرید سهام برای تقسیم سود نقدی اضافی تاثیر می گذارد؟ (ج) آیا شرکت های مسئول اجتماعی پرداخت سود سهام و بازخرید سهام را به عنوان روش های تقسیم سود جایگزین یا مکمل مورد توجه قرار می دهند؟ به طور کلی، تحقیق ما احتمالا یک تصویر کامل تر از رفتار تقسیم سود شرکت های مسئول اجتماعی را ارائه می دهد از آنچه می تواند از تحقیق متمرکز منحصر بر تقسیم سود سهام بدست آید (نگاه کنید به رکوتوماوو، 2012).
هدف اصلی این مطالعه، ثبت کردن رابطه بین سیاست پرداخت و درگیری شرکت ها در فعالیت های CSR است. به طور خاص، هدف ما بررسی تأثیر عملکرد CSR بر انتخاب کانال تقسیم سود شرکت (پرداخت سود سهام یا بازخرید سهام) و میزان تقسیم سود است. علاوه بر این، مطالعات موجود (گرولون و میشلی، 2002؛ اسکینر، 2008؛ جین و همکاران، 2009 و آندریوسوپولوس و هاک، 2013) پیش بینی منحصر به فردی را در مورد آنچه که باید بین بازخرید سهام و سود سهام وجود داشته باشد، ارائه نمی دهد. از این رو، ما قصد داریم بررسی کنیم که آیا عملکرد CSR در این رابطه می تواند نقش متعادلی را ایفا کند.
ادبیات گسترده ای در مورد فعالیت های CSR شرکت های آمریکایی مورد بررسی قرار گرفته است. با این وجود، تاکنون تحقیقات نسبتا کمی در مورد مطالعه فعالیت های CSR شرکت های غیر آمریکایی منتشر شده است. در این مقاله، ما یک مجموعه داده های پنل را برای شرکت های غير مالي ذکر شده در Europe STOXX 600 که دوره ای از 2009 تا 2014 را پوشش می دهند، ایجاد کرده ایم. در طی این دوره، اروپا یک محیط غنی برای بررسی سیاستهای تقسیم سود فراهم می کند. این شامل کشورهای بسیار توسعه یافته است که از لحاظ سیاسی و اقتصادی به طور فزاینده ای متحد شده اند، اما بازارهای مالی و رژیم های مالیاتی تا حد زیادی تقسیم بندی شده باقی می مانند.
نتیجه اول ما نشان می دهد که شرکت های با عملکرد بالای CSR احتمال بیشتری دارد تا میزان تقسیم سود خود را افزایش دهند. حتی با تجزیه و تحلیل دو کانال تقسیم سود به طور جداگانه، ما می بینیم که عملکرد CSR به طور مثبتی بر میزان تقسیم سود سهام و همچنین بازخرید سهام به یک روش آماری معنی دار تاثیر می گذارد. ثانيا، هنگام انتخاب سود سهام پرداختی و بازخريد سهام، شرکت هاي با عملکرد بالاي CSR، تمایل به بازخرید سهام را ترجیح می دهند. سرانجام، عملکرد CSR نقش مهمی در تعیین رابطه بین سود سهام و بازخرید ایفا می کند. به طور خاص، سود سهام و بازخرید سهام به نظر می رسد در میان شرکت های مسئول اجتماعی، بیشتر قابل جایگزین باشند.
ما در ادبیات با چندین راه مشارکت می کنیم. اول، یک رشته تحقیق وجود دارد که بر تأثیر عملکرد CSR در سیاست های شرکت های مختلف و همچنین تصمیمات مالی (جیررد پوتین و همکاران، 2011 و چنگ و همکاران، 2014) و تصمیمات سرمایه گذاری (آتیگ و همکاران، 2014 و بنلملیه و بیتار، 2016) تمرکز دارند. ما این تحقیق را در مورد CSR با ارائه شواهد تجربی در مورد نقش استراتژی های CSR در شکل دهی به سیاست تقسیم سود شرکت (میزان تقسیم سود و انتخاب کانال تقسیم سود) بهبود می بخشیم. ثانیا، تا آن جایی که می دانیم، این اولین تلاش برای بررسی ارتباط و وابستگی بین عملکرد CSR و فعالیت های بازخرید سهام است. بر خلاف مطالعات پیشین (راکوتوماوو، 2012) که تنها بر تقسیم سود سهام تمرکز می کنند، ما هر دو تقسیم سود سهام و بازخرید را در کارمان لحاظ می کنیم. در نهایت، بحث درباره ارتباط بین سود سهام و بازخرید سهام تا حدی حل نشده است. تحقیق ما، نور بیشتری بر این پازل حل نشده می افکند: ما اثبات می کنیم که عملکرد بالاتر CSR منجر به جایگزینی از پرداخت سود سهام به منظور ایجاد برنامه های بازخرید سهام می شود.
ادامه مقاله به شرح زیر تدوین شده است. بخش 2 شامل مرور ادبیات و توسعه فرضیه است. بخش 3 جزئیات طراحی تحقیق با نمونه، مدل ها و اندازه گیری متغیرها را توصیف می کند. بخش 4 نتایج تجربی و بحث ها را ارائه می دهد. بخش 5 مقاله را نتیجه گیری می کند.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

اصل و ترجمه مقاله لاتین Managerial Incentives, R&D Investments and Cash Flows

چکیده
این مقاله به بررسی اثرات پاداش های انگیزشی مدیر عامل بر حساسیت سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه به جریان های نقدی در سطح شرکت می پردازد. ما دریافتیم که مشوق های ریسک پذیری مدیریتی تأثیر معنی داری بر حساسیت جریان سرمایه گذاری-نقدی تحقیق و توسعه دارد. برای یک انحراف استاندارد در وگا (تغییر در ارزش دلار پورتفولیوی یک مدیر عامل باعث تغییر 0.01 در انحراف استاندارد سالانه از بازده سهام شرکت می گردد)، حساسیت جریان سرمایه گذاری-نقدی تحقیق و توسعه 49 درصد افزایش می یابد. این تأثیر در شرکتهایی که احتمالا با محدودیت های مالی مواجه هستند، برجسته تر است. یافته های ما نشان می دهد اگرچه انگیزه های ریسک پذیری می توانند سرمایه گذاری های خطرناک را ترغیب کنند، آنها همچنین شدت محدودیت های مالی را بر روی سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه تشدید می کنند.
کلمات کلیدی: مشوق های ریسک پذیری، جریان های نقدی، سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه

1. مقدمه
با پیشرفت تکنولوژیکی سریع و افزایش رقابت جهانی در اقتصاد "مبتنی بر دانش”، سرمایه گذاری های شرکت ها از سرمایه گذاری های فیزیکی به تحقیق و توسعه تغییر جهت داده است. شدت سرمایه گذاری تحقیق و توسعه در اقتصادهای توسعه یافته در دو دهه گذشته به طور چشمگیری افزایش یافته است و حتی از سرمایه گذاری های فیزیکی در برخی صنایع پیشی گرفته است (براون و پترسن 2009) به دلیل طبیعت مخاطره آمیز و عدم اطمینان سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه، سهامداران اغلب نیازمند پیشنهاد مدیران عامل ریسک گریز با مشوق های بزرگتر برای ترغیب به سرمایه گذاری تحقیق و توسعه هستند (کالس و همکاران 2006). در حالی که انگیزه های ریسک پذیری مدیریتی می توانند سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه را تشویق کنند، آنها ممکن است محدودیت های مالی را برای تحقیق و توسعه تشدید کنند زیرا سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه، بیشتر تحت تاثیر منابع مالی داخلی شرکت قرار دارند. علاوه بر این، تامین مالی سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه با منابع مالی خارجی به دلیل ریسک ها و عدم اطمینان بالا سخت و گران است. در نتیجه، سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه بیشتر تحت تاثیر دسترسی به منابع مالی داخلی قرار می گیرند که توسط مشوق های ریسک پذیری مدیریتی ترغیب شده است.
در این مقاله، ما بررسی می کنیم که چگونه انگیزه های ریسک پذیری مدیریتی بر حساسیت سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه برای دسترسی به دارایی داخلی شرکت تاثیر می گذارد. به طور مشخص، این مقاله از تئوری نمایندگی و چارچوب محدودیت مالی سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه برای کشف اثرات مشوق های مدیریتی بر حساسیت جریان سرمایه گذاری-نقدی (پس از آن ICF) از سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه استنتاج می کند. درک این مسئله مهم است زیرا محدودیت های مالیِ تشدید شده در تحقیق و توسعه ممکن است سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه را از سطح بهینه ای که محدودیت های مالی کمتری دارد یا هیچ محدودیت مالی ندارد، کاهش دهد و این می تواند هدف از ارائه مشوق های ریسک پذیری مدیریتی برای تشویق سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه را در وهله اول با شکست مواجه سازد.
بر اساس مقالات تجربی موجود (به عنوان مثال، کور و گوای 2002 ؛ کولز  و همکاران 2006)، پاداش های انگیزشی مدیر عامل توسط حساسیت ارزش دلارِ پورتفولیوی مدیر عامل به نوسانات بازده سهام (وگا) و قیمت سهام (دلتا) محاسبه می شود. مطالعات انجام شده نشان می دهد که وگا و دلتا تاثیرات متفاوتی بر رفتارهای ریسک پذیر مدیریتی دارند. انتظار می رود وگا به طور مثبت به مشوق های ریسک پذیری ارتباط پیدا کند زیرا بالاتر از وگا، بزرگتر از افزایش پاداش مدیرعامل در کنار نوسانات بازده سهام است. با این وجود، تاثیر دلتا در مشوق های ریسک پذیری مبهم است که توسط ادبیات موجود ارائه شده است.
برای بررسی تاثیر مشوق های ریسک پذیری مدیریتی در تحقیق و توسعه  ICF، ما یک نمونه پانل بزرگ از شرکت های ایالات متحده را از سال 1992 تا 2013 مطالعه کردیم. برجسته ترین نتایج ما عبارت از این است که مشوق های ریسک پذیری مدیریتی ، به طور خاص در وگای مدیرعامل شرکت، به طور قابل توجهی تاثیر مثبتی بر محدودیت های مالی که سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه را الزام آور می کند، دارد. ما استدلال می کنیم این به این دلیل است که یک سطح بالاتری از وگای پورتفوی مدیر عامل، مدیرعامل ریسک گریز را برای سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه با ریسک بیشتر تشویق می کند. در نتیجه، محدودیت های مالی موجود در سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه الزام آورتر می شود. علاوه بر این، ما متوجه شدیم که سبد سهام وگای مدیر عامل تأثیرات قویتری بر تحقیق و توسعه ICF در شرکت هایی که احتمال بیشتری دارد با محدودیت های مالی اجباری مواجه شوند، دارد. (به عنوان مثال شرکت های جوان تر، کوچکتر و کم درآمد)
در مجموع، نتایج ما نشان می دهد که پورتفوی مدیر عامل شرکت وگا بر محدودیت های مالی در سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه تاثیر مثبتی دارد، به خصوص برای شرکت هایی که به احتمال بیشتری از لحاظ مالی محدود می شوند. به علاوه، ما پی بردیم که تأثیر پورتفولیوی وگای مدیر عامل روی ICF برای سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه بیشتر از سرمایه گذاری های فیزیکی است. با توجه به اینکه سرمایه گذاری های فیزیکی به احتمال کمتری از سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه به محدودیت های مالی حساس است، تعجب آور نیست ببینید که پورتفولیوی وگای مدیر عامل تأثیر کمتری بر محدودیت های مالی الزام آور در سرمایه گذاری های فیزیکی دارد.
این نتیجه مطابق با این مفهوم است که پاداش های انگیزشی مدیرعامل تأثیرات قابل توجهی بر محدودیت های مالی در سرمایه گذاری های شرکت ها دارد.
ما همچنین آزمونهای حساسیت بیشتری را برای بررسی اعتبار نتایج اصلی انجام می دهیم. ما ابتدا تقسیم بندی های نمونه جایگزینی را با توجه به سطح محدودیت های مالی بر اساس فرصت های رشد و دسترسی به بازار اوراق قرضه در نظر می‌گیریم. شرکت های با فرصت های رشد بیشتر و بدون دسترسی به بازار اوراق قرضه به احتمال بیشتری با محدودیت های مالی مواجه هستند. یافته های اصلی ما به این معیارهای تقسیم نمونه جایگزین اعتبار و قوت می بخشد. دوم، ما اثرات بالقوه از کیفیت حاکمیت شرکتی را در رابطه بین انگیزه های جبران خدمات و تحقیق و توسعه ICF بررسی کردیم. یک مکانیزم حاکمیت شرکتی به خوبی طراحی شده، می تواند یک سطح اضافی نظارت بر رفتارهای سرمایه گذاری مدیریتی را اضافه کند، به طوری که مدیران عامل به احتمال بیشتری به بهترین نحو برای منافع سهامداران سرمایه گذاری می کنند. پس، یک سازوکار حاکمیت شرکتی موثر احتمالا اثرات منافع ارائه شده توسط انگیزه های مدیریتی را کاهش می دهد و بنابراین تأثیر مشوق های سهام برای تحقیق و توسعه ICF کمتر می گردد. ما نشان می دهیم که نتایج اصلی پس از در نظر گرفتن تفاوت های مقطعی در کیفیت حاکمیت شرکتی همچنان ادامه دارد: پورتفولیوی مدیرعامل وگا تأثیر مثبتی بر روی تحقیق و توسعه ICF برای هر دوی شرکتهای با حقوق سهامداران قوی و ضعیف دارد. سوم، ما تأثیرات جبران خسارت های بدهی مانند مستمری و پاداش معوق را در نظر می گیریم. مطالعات پیشین (به عنوان مثال، ادمن و لیو 2011) استدلال می کنند که جبران خدمت های اجرایی مبتنی بر بدهی می تواند مشوق های ریسک پذیری مدیریتی را کاهش دهد؛ زیرا مدیرانی که مقدار زیادی از بدهی های داخلی دارند، شرکت ها را به صورت محافظه کارانه مدیریت خواهند کرد و از ریسک بیش از حد جلوگیری خواهند کرد به طوری که مدیران می توانند مستمری و پاداش های معوق را مطالبه کنند. ما نشان می دهیم که نتایج اصلی پس از در نظر گرفتن اثرات بالقوه بدهی داخلی مدیر عامل در تعیین مدل به دست می آید.
مطالعه ما با چندین جریان مرتبط است. اول، این مقاله مرتبط با مطالعاتی است که محدودیت های مالی را روی سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه مورد بررسی قرار می دهند. به عنوان مثال، هال (1992) و هیملبرگ و پترسن (1994) یک جریان سرمایه گذاری تحقیق و توسعه بزرگ و مثبت را در بین شرکت های کوچک در صنایع های تک (با تکنولوژی بالا) پیدا کردند. براون و همکاران (2009) و براون و پترسن (2009) ارتباطی مثبت بین جریان نقدی و تامین مالی خارجی و سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه شرکت های جوان در ایالات متحده آمریکا یافتند. براون و همکارانش (2012) نتایج مشابهی را در بین شرکت هایی که به احتمال زیادی با محدودیت های مالی در اروپا مواجه می شوند ارائه کردند. بوریسوا و براون (2013) یک حساسیت مثبت سرمایه گذاری تحقیق و توسعه به درآمد حاصل از فروش دارایی را نشان دادند و شواهد قطعی بیشتری ارائه می دهند که محدودیت های مالی در واقع سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه را تحت تأثیر قرار می دهند. در حالی که این مطالعات پیشین درک ما را از محدودیت های مالی در سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه بالاتر می برد، آنها تاثیر بالقوه جبران خدمت اجرایی را برای سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه در نظر نمی گیرند. ما این جریان ادبیات را تکمیل می کنیم با ارائه نتایج جدید که نشان می دهند انگیزه های ریسک پذیری مدیریتی تأثیر قابل توجهی بر شدت محدودیت های مالی در سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه دارند.
این مقاله همچنین به مطالعات متعددی مربوط است که تاثیر جبران خدمات اجرایی را در محدودیت های نقدینگی (تسویه پذیری) در سرمایه گذاری های شرکت بررسی می کند. مطالعات قبلی عمدتا بر سرمایه گذاری های فیزیکی تمرکز کرده اند به طوری که اندازه گیری سرمایه گذاری های شرکت ها رخ داده است و به نتایج متفاوتی منجر شده اند. به عنوان مثال، هدلاک (1998) نشان می دهد که زمانی که مالکیت مدیریتی از صفر تا 5 درصد افزایش می یابد، ICFبه شدت افزایش می یابد و استدلال می کند که نتایج با سرمایه گذاری بیش از حد جریان نقدی آزاد، متناقض است، اما مطابق با این استدلال است که مالکیت سهام به مدیران انگیزه ای برای سرمایه گذاری و به حداکثر رساندن بازده سهامدار می بخشد. برعکس، بروسارد و همکاران (2004) نشان می دهند که زمانی که دلتای پورتفولیوی مدیر عامل افزایش می یابد ICF کاهش می یابد و دلتای پورتفولیوی مدیر عامل، شدت محدودیت های مالی را تشدید نمی کند. نویسندگان استدلال می کنند که نتایج آنها سازگار با این مفهوم است که افزایش دلتا می تواند مشکل سرمایه گذاری بیش از حد ناشی از جریان های نقدی آزاد را کاهش دهد.
یکی از دلایل این نتایج متناقض ممکن است این باشد که مطالعات پیشین این واقعیت را در نظر نمی گیرند که سرمایه گذاری های فیزیکی کاهش ICF را نشان می دهند و ICF اطلاعات کمتر و کمتری در مورد محدودیت های مالی در طی زمان دربر دارد (به عنوان مثال، چن و چن 2012) به دلیل اینکه مقدار ICF برای سرمایه گذاری های فیزیکی در طول زمان ناچیز شد، تعجب آور نیست که تعامل بین جبران خدمات اجرایی و ICF منجر به نتایج مبهم برای سرمایه گذاری های فیزیکی شود. با تمرکز بر سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه، ادبیات را با ارائه نتایج تجربی جدید که نمی توان با مطالعات موجود توضیح داد، تکمیل می کنیم. یافته های ما نشان می دهد که محدودیت های مالی نقش مهمی را در توضیح رابطه بین جبران خدمات اجرایی و ICF ایفا می کنند، در حالی که انگیزه های ریسک پذیری مدیریتی منافع مدیران و سهامداران موجود را هماهنگ می کند، و همچنین شدت محدودیت های مالی در سرمایه گذاری را تشدید می کند.
ادامه مقاله به شرح زیر است. بخش 2 در مورد ادبیات مرتبط و توسعه فرضیات بحث می کند. بخش 3 ساختار نمونه را توصیف می کند و تعاریف متغیرها را فراهم می کند. بخش 4 نتایج تجربی را ارائه می دهد و بخش 5 نتیجه می گیرد.

2. مرور ادبیات و توسعه فرضیات
1.2. محدودیت های تامین مالی سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه
به دلیل مقاله بسیار تاثیر گذار فازاری، هابارد و پترسن (1988)، ICF موضوع اصلی و گسترده ادبیات شده است. بسیاری از مطالعات نشان می دهد که شرکت هایی که قبلا به احتمال زیاد با محدودیت های تامین مالی مواجه شده اند، ICF بزرگتری را نشان می دهند، اما در بسیاری از مطالعات دیگر شواهد بسیار متفاوتی وجود دارد. در حالی که یک بحث مداوم در مورد چگونگی تفسیر ICF از سرمایه گذاری های فیزیکی وجود دارد، به نظر می رسد اختلاف نظر کمتر در مورد تفسیر ICF از سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه به عنوان محدودیت های تامین مالی وجود دارد (هال و لرنر 2010). همان گونه که در بخش اول این مقاله بحث شد، سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه دارای ویژگی های منحصر به فردی است که از سرمایه گذاری های فیزیکی متفاوت است، به عنوان مثال فقدان ارزش وثیقه، میزان عدم قطعیت تولید و عدم تقارن اطلاعات، که آنها را نسبت به محدودیت های تامین مالی تاثیرپذیرتر می کند.
یک چارچوب در حال توسعه از مطالعات تجربی وجود دارد که محدودیت های تامین مالی مورد نیاز را در سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه بررسی می کند. این مطالعات تجربی به طور کلی نشان می دهد که ICF تحقیق و توسعه مثبت و معنی دار است، به ویژه برای شرکت هایی که به احتمال زیاد از لحاظ تامین مالی بر اساس معیارهای پیشین محدود بوده اند. به عنوان مثال، هر دو هال (1992) و هیملبرگ و پترسن (1994) رابطه معنی دار و گسترده ای بین سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه و جریان نقدی با استفاده از نمونه ای از شرکت های ایالات متحده آمریکا در دهه 1990 یا قبل از آن پیدا می کنند. براون و همکاران (2009) نشان می دهد که هر دو جریان نقدی و تأمین سرمایه سهام عمومی تأثیر قابل توجهی بر سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه برای شرکت های جوان در صنایع با تکنولوژی بالا در طول مدت 1990-2004 در ایالات متحده دارند. به همین ترتیب، براون و پترسن (2009) دریافتند که افزایش ICF تحقیق وتوسعه و توسعه بازار سهام می تواند به کاهش ICF سرمایه در طول دوره از 1970-2006 منجر شود. علاوه بر انتشار اوراق قرضه دولتی، براون و پترسن (2011) همچنین سندی را نشان می دهند که شرکت ها به سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه با توجه به هزینه های تنظیم مناسب، به ویژه شرکت هایی که احتمال بیشتری دارد با محدودیت های مالی مواجه شوند، وابسته هستند. برای شناسایی منبع داخلی منابع مالی که توسط تقاضای سرمایه گذاری تحقیق و توسعه تحت تاثیر قرار نمی گیرد بوریسوا و براون (2013) یک حساسیت سرمایه گذاری تحقیق و توسعه قوی و مثبت به جریان های نقدی از فروش دارایی های ثابت برای شرکت هایی که احتمال بیشتری دارند با محدودیت های مالی مواجه می شوند، نشان می دهند. به دلیل اینکه جریانهای نقدی فروش دارایی به طور منفی با فرصت های سرمایه گذاری تحقیق و توسعه همبستگی دارند، استراتژی تجربی که در آن مقاله استفاده شده است، شواهد نسبتا معتبری را نشان می دهد که محدودیت های تامین مالی در واقع برای سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه اهمیت دارد.
به طور خلاصه، این جریان ادبیات، شواهد تجربی پیدا کرده است برای حمایت از این مفهوم که سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه احتمالا بیشتر با محدودیت های تامین مالی مواجه است، نسبت به سرمایه گذاری های فیزیکی، و سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه به طور کلی ICF به طور قابل توجهی مثبت نشان می دهد، به ویژه برای شرکت هایی که با محدودیت های مالی روبرو هستند.

2.2. مشوق های ریسک پذیری مدیریتی و سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه
ارتباط بین جبران خدمات اجرایی و سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه از یک مشکل خطرناک معمول اخلاقی ناشی از جدایی مالکیت و مدیریت یک شرکت حاصل می شود. زمانی که اهداف سهامداران و مدیران ناسازگار و مغایر هم باشد، نتیجه می تواند استراتژی های سرمایه گذاری ای باشد که اهداف حداکثر سازی ارزش سهام را ندارند. این مسئله خطر اخلاقی می تواند به دو سناریو منجر شود: اول، مشکل سرمایه گذاری بیش از حد است که در آن مدیران برانگیخته می شوند تا صرف سرمایه گذاری ای کنند که به آنها سود می رساند و ارزش سهام را کاهش می دهد (به عنوان مثال، استولز 1990)؛ دوم این که مدیران ریسک گریز نسبت به سرمایه گذاری در پروژه های با ریسک با NPV مثبت و عدم اطمینان بالا بی میل می شوند.
اولین نوع مشکل را می توان با کم کردن میزان جریان نقدی آزاد موجود در دسترس مدیران با استفاده از توانمندسازی شرکت یا با هم تراز کردن ارزش سهام و جبران خدمات مدیر توسط صاحبان سهام کاهش داد (ینسن و مورفی، 1990). در مورد سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه، استراتژی توانمندسازی به نظر می رسد می تواند محدود گردد و یا کم مورد استفاده قرار گیرد زیرا سرمایه گذاری در تحقیق و توسعه ارزش وثیقه کم و عدم قطعیت تولید بالایی دارد. برای نوع دوم ریسک اخلاقی، مدیران معمولا از ریسک گریزی بیشتر نسبت به سهامداران بسیار متنوع برخوردارند و تمایل دارند از پروژه های سرمایه گذاری که ریسک شرکت را افزایش می دهند خودداری کنند، از جمله افزایش مغایرت سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه. راه حل بهینه برای این مشکل افزایش انگیزه های دراز مدت مدیر به جای کاهش جریان های نقدی آزاد است (هال و لرنر 2010). مطالعات تجربی شواهدی را برای حمایت از این استدلال پیدا کرده اند. به عنوان مثال، کولز و همکاران (2006) نشان می دهند که حساسیت بالای ثروت پورتفولیوی سهام مدیرعامل به نوسانات بازده سهام (به عنوان مثال وگا) منجر به انتخاب سیاست های ریسکی نظیر سرمایه گذاری های بیشتر در تحقیق و توسعه، سرمایه گذاری های پایین تر در هزینه های سرمایه ای، تمرکز بیشتر و اهرم بیشتر می گردد. 

3.2. انگیزه های ریسک پذیری مدیریتی تحقیق و توسعه ICF و فرضیات آزمون پذیر
در حالی که انگیزه های ریسک پذیری تاثیر مثبتی بر تحقیق و توسعه دارند، ممکن است آنها نیز با حساسیت سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه در بودجه داخلی تعامل داشته باشند. به طور خاص، چون انگیزه های ریسکی مدیریتی بالاتر، مدیران ریسک گریز را تشویق می کنند تا سرمایه گذاری های بیشتری در زمینه تحقیق و توسعه انجام دهند، یک نتیجه می تواند این باشد که محدودیت های مالی موجود، الزام آورتر گردد. این فرضیه منجر به برخی فرضیه های قابل آزمون می شود که در این مقاله مورد بررسی قرار می گیرد: در غیاب انگیزه های ریسک پذیری مدیریتی، تحقیق و توسعه ICF برای شرکت های دارای محدودیت مالی بیشتر از شرکت های بدون محدودیت است، همان گونه که در مطالعات تجربی مرتبط اشاره شد. به دلیل اینکه انگیزه های ریسک پذیری مدیریتی سطوح بالاتری از سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه را ترغیب می کنند، محدودیت های تامین مالی برای تحقیق و توسعه بیشتر الزام آور می شوند و سرمایه گذاری های تحقیق و توسعه بیشتر به جریان های نقدی حساس می گردند زیرا انگیزه های مدیریت ریسک افزایش می یابد، به ویژه برای شرکت هایی که احتمال بیشتری دارد با محدودیت های مالی مواجه شوند.
 

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

SIX · Administrative Decentralization and the Implementation of Housing Policy in Colombia

BY IRENE FRASER ROTHENBERG

Note: The author is indebted to the Midwest Universities Consortium for International Activities for support for field research in Bogota and Cali. This case study formed a part of the author's Ph.D. dissertation, “Centralization Patterns and Policy Outcomes in Colombia” (University of Illinois, 1973); an earlier version of this paper was presented at the 1975 meetings of the American Society for Public Administration and appeared as “Impacto de la descentralización en la política habitacional de Colombia” in the Revista Latinoamericana de administración pública, August 1975. The author is grateful to Dr. Pedro Pablo Morcillo, Dr. Hans Rother, Dr. Gustavo Espinosa, and Dr. Gerardo Simon, four Colombians who have both studied and contributed to housing policies in their country. The comments of Robert E. Scott, Phillip Monypenny, Peter Bock, and Mauricio Solaun, members of the dissertation committee, also were very valuable to the preparation of this revised version.

ADMINISTRATIVE

decentralization probably is the single structural reform most frequently proposed for Third World countries. As Annmarie Hauck Walsh notes in her comparative analysis of urban politics and intergovernmental relations, the delegation of power to local policy implementors is being debated, demanded, and analyzed by legislators, local politicians, and administrative theorists throughout the world. Almost all of the thirteen countries covered by the Walsh study have proposed or actually taken some measure explicitly designed to deconcentrate governmental authority and strengthen local units of government. 1

1 A. Walsh, The Urban Challenge to Government: An International Comparison of Thirteen Cities (New York: Frederick A. Praeger, 1969), p. 154. For other discussions of the impact of decentralization on administrative efficiency, participation, policy outcomes, political integration, and economic development, see United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Division for Public Administration, Technical Assistance Program, Decentralization for National and Local Development (ST/TAO/M/19) (New York, 1962); H. Maddick, Democracy, Decentralization and Development (New York: Asia Publishing House, 1963); J. LaPalombara, “An Overview of Bureaucracy and Political Development,” in J. LaPalombara, ed.. Bureaucracy and Political Development (Princeton: Princeton University Press, 1963); M. Levy, Modernization and the Structure of Societies (Princeton: Princeton University Press, 1966), pp. 58, 488; F. Riggs, “Bureaucrats and Political Development: A Paradoxical View,” in LaPalombara, Bureaucracy and Political Development; G. Almond and S. Verba, The Civic Culture: Political Attitudes and Democracy in Five Nations (Boston: Little, Brown & Co., 1965), pp. 235-244.

Because support for the principle of administrative decentralization has been so widespread, debate in most countries has focused on how to effect specific transfers of authority to local officials or field offices. There has been little effort to determine whether decentralization is desirable or even feasible in all organizational settings, nor has there been an attempt to pose crucial questions regarding the policy consequences of increasing the autonomy of local and provincial implementors of public policy. For example, administrative theorists imply that decentralization will encourage flexibility and responsiveness in policy implementation by permitting greater participation at the local level, yet “there is little evidence that local government consistently involves broader public participation in decision making than does the central government.” 2 Similarly, assumptions about decentralization presume a division between politics and administration that is never perfect and that is even less perfect in underdeveloped countries where resources are more scarce, civil service employment less pervasive, and political forces more divided. Finally, most proponents of decentralization do not account for the organizational and political setting of local and provincial implementing bodies.

2 Walsh, The Urban Challenge, p. 21.

Failure to consider such variables in the context of decentralization has led to the perpetuation of three fallacies regarding the deconcentration of administrative authority.

First, decentralization is viewed as a singular process, rather than a multi-dimensional set of relationships. Second, decentralization and centralization are treated as opposites in a zero-sum relation, although practical experience suggests that an increase in local roles does not necessarily entail a decrease in central power, and vice versa. And third, futile attempts are made to formulate optimum arrangements for all programs and all times, without regard for variation in values, technologies and geography. 3

3 Ibid., p. 179.

The persistence of these fallacies may explain why in most countries decentralization measures have had little impact on existing patterns of decision making and control. 4 It also suggests the kind of research that must be done so that future plans for decentralization can be more successful. Assumptions regarding the virtues of decentralized implementation patterns must be questioned rather than assumed because potential reformers require information about the real impact of particular distributions of administrative authority within specific organizational settings.

4 Ibid., p. 154.

This volume contains two such efforts. The present chapter examines one rather unsuccessful attempt to temper political centralization with administrative decentralization by bolstering the authority of local housing officials in the provincial city of Cali, Colombia. In the following chapter, Susan Hadden explores a much more successful effort to achieve controlled decentralization in the state of Rajasthan, India.

LOCAL AUTONOMY AND HOUSING POLICY IMPLEMENTATION IN CALI

As a centralized Third World country that is undergoing pressure to expand the power of local authorities and at the same time increase governmental responses to urban problems, Colombia provides a good opportunity for testing some fundamental assumptions about the virtues of decentralization. Beginning in the 1960s, the Colombian government became a strong advocate of administrative decentralization. As part of this general policy, the central government began to delegate greater administrative authority to local planning officials and to field offices of the national housing agency, the Instituto de Crédito Territorial, or ICT. As a provincial capital and one of the fastest growing metropolitan areas in Colombia, the city of Cali was a major target of such efforts. Our case study, largely consisting of field research conducted in 1969 and 1970, sought to determine the impact of this decentralization program on the implementation of housing policies in Cali. 5

5 Field research, partially consisting of 56 open-ended interviews with 43 different national and local housing officials in Bogota and Cali, was conducted from September 1969 to August 1970.

By most standards, Colombia was a very centralized country in 1969. Although the legislative body at each level of government - municipal, departmental, and national - was elected by the constituents of each geographical area, the executive branch was hierarchical. The president appointed and could remove at will the governors of all departments and these provincial executives had similar powers over the mayors of all municipalities. Many implementation functions formally assigned to local units of government had been assumed at least partially by national ministries and centralized independent agencies such as the ICT. As a cause and consequence of this national assumption of local administrative functions, central officials controlled a large and increasing pro-portion of governmental revenues. Furthermore, the traditional Conservative and Liberal parties, as well as the newer Alianza Nacional Popular (Anapo) party, were very centralized.

As many Third World countries have discovered, however, vertical centralization does not ensure political unity, for it is often accompanied by structural and party divisions, particularly at the local level. In other words, vertical centralization and horizontal decentralization often coincide. At the time of the case study, Colombia suffered an extreme form of this tendency toward intragovernmental division, thanks to a peculiar constitutional arrangement called the National Front. Under this system, two bitter rivals - the Liberal and the Conservative parties - had agreed to rotate the presidency and to divide equally all other elected and appointed offices. The inevitable result was severe factionalism within both major parties, especially at the municipal level.

Even as they were lamenting one product of centralization - the weakening and fragmentation of local government - the Colombian people were experiencing centralization of a different sort, on a regional level. Like their counterparts throughout the Third World and especially in Latin America, Colombians were migrating from rural areas and concentrating in the large municipalities. The populations of the three major cities - Medellín, Cali, and especially the capital city of Bogota - were growing at a rate grossly disproportional to that of the rest of the country. In the municipality of Cali, capital of the department of Valle del Cauca, the population had grown from 620,000 in 1964 to 950,000 in 1970, and projections indicated a population of 2.9 million by 1985.6 This rapid urbanization posed new problems for the officials of Cali and other major cities. Urban housing deficits multiplied; unsanitary, unsightly, and often illegal migrant settlements lacked basic services; rapidly expanding slums were thought to be a potential source of urban unrest. According to one government report, approximately 55 percent of the people in Cali lived under “highly deficient” housing conditions. 7

6 República de Colombia, Instituto de Crédito Territorial, Apuntes sobre desarrollo urbano: Memorial al VIII Congreso Nacional de Ingenieros (Bogota, 1966), p. 15. For other studies of urbanization in Colombia, see R. Cardona, ed., Migración desarrollo urbano en Colombia (Bogotá: Asociación Colombiana de Facultades de Medicina, División de Estudios de Población, 1970); República de Colombia, Departamento Nacional de Planeación, El desarrollo socio-económico colombiano, diagnóstica político (Bogotá, 1970); H. Mendoza Hoyos, “Características generales de la población colombiana,” in Urbanización marginalidad, 2d ed. (Bogotá: Asociación Colombiana de Facultades de Medicina, Division de Estudios de Población, 1969).

7 A. Osorio and G. Cobo Losado, Cali: Criterios sobre renovación urbana la vivienda marginal (Cali: Instituto de Vivienda de Cali and Oficina de Planeación Municipal, Sección de Renovación Urbana, 1968), p. 28. See also República de Colombia, Departamento Nacional de Planeación, El sector vivienda: Descripción, desarrollo, bases de política (Bogotá, 1970); O. Vallderruten, Mercadeo de vivienda en Cali: Unidad residencial Santiago de Cali (Bogotá: Instituto de Crédito Territorial, n.d.); Valle del Cauca, Oficina de Planeación, Area Metropolitana de Cali (Cali, 1969); P. Morcillo, “El mercado de vivienda en Colombia,” Cabildo: Organo de la Asociación Colombiana de Municipalidades (May-June 1966), pp. 15-17.

Because national concentration of power coincided with regional concentration of the population, the decentralist argument acquired a special meaning in these major urban areas. Cities such as Cali were seen as victims of both urbanization and national dominance. They witnessed a multiplication of responsibilities without a commensurate increase in legal authority or financial capabilities. The promotion of local autonomy was advocated as both a prevention and a cure for urban problems. In short, Colombian reformers assumed that a strong link existed between greater administrative autonomy and increased government attention to housing and other urban problems. The 1968 decision to delegate greater authority to local implementors of housing policies provided an excellent opportunity to determine whether this presumed link indeed would materialize.

Prior to the period under consideration here, almost all governmental housing programs for low-income families in Cali were implemented by the ICT, a national independent agency affiliated with the Ministry of Development. 8 Although this agency had field offices in cities such as Cali, almost all administrative decisions regarding personnel, budgets, housing design, and construction contracts were made in the Bogota office. Like other such agencies, the ICT operated with considerable autonomy at the national level. Presidential decrees regulating independent agencies reserved most controls for the executive, and Congressmen seldom took advantage of their few opportunities to affect institute policy. 9

8 For information regarding the structure and functions of the ICT (Institute of Territorial Credit), see República de Colombia, Presidencia de la República, Secretaría de Organización e Inspección de la Administración Pública, Manual de organización de la rama ejecutiva del poder público (Bogotá: Imprenta Nacional, 1970); República de Colombia, Instituto de Crédito Territorial, Oficina de Organización Métodos, Manual de funcionamiento (Bogotá, 1969); C. Perez et al., “La vivienda,” II: “Estudio del problema,” graduation thesis, Facultad de Arquitectura Universidad del Valle, 1968, 468-472; R. Pineda, “The Colombian Instituto de Crédito Territorial: Housing for Low-Income Families,” in G. Geisse and J. Hardoy, eds., Latin American Urban Research, II (Beverly Hills, Calif.: Sage Publications, 1972).

9 República de Colombia, Decreto 1050 de 1968; Decreto 3130 de 1968. Although this general legislation leaves open the possibility of direct or indirect congressional representation on the directing boards of such bodies, the president himself appoints all seven ad hoc and ex officio members of the ICT board. See República de Colombia, Decreto 3098 (1963) and Decreto 2168 (1968).

This structural arrangement was advantageous to the ICT in many ways. Because implementors in the field had little power, local political factions and interest groups could not apply pressures at the local level. The high degree of national autonomy facilitated the development of a consistent central housing policy and insulated the institute from local attempts to influence the selection of particular housing projects or construction contracts through party leaders in Congress. These advantages enabled the agency to operate a massive and efficient housing program. Between 1939 and 1970 the ICT built or financed 150,000 dwelling units and helped renovate an additional 77,000 homes. 10 As the third largest city in Colombia, Cali was a major beneficiary of these efforts. The city acquired over 21,000 ICT housing units between 1960 and 1969 alone, and it was scheduled to receive an additional 4,615 in 1970.11

10 Instituto de Crédito Territorial, Informe al Señor Ministro de desarrollo económico, 1970 (Bogotá, 1970), p. 24. For details see other ICT reports including: Informe al Señor Ministro de desarrollo económico, 1968 (Bogotá, 1968); Informe al Señor Ministro de desarrollo económico, 1969 (Bogotá, 1969); and Vivienda desarrollo urbano (Bogotá, n.d.). As usually occurs with housing programs that produce finished housing rather than urbanized lots, most of these units served the middle class (see Rothenberg, “Centralization Patterns and Policy Outcomes in Colombia,” pp. 299-311). For a discussion of the same policy problem in Kenya, see Frederick Temple and Nelle Temple, Chap. 9 in this volume.

11 República de Colombia, Instituto de Crédito Territorial, Seccional Cali, Oficina de Relaciones Públicas, “Número de viviendas e inversiones realizadas en la ciudad de Cali en el período 1960-1969,” mimeographed, July 1970, pp. 1-5.

Although the national ICT was the only Colombian agency implementing large-scale public housing programs, municipalities had considerable formal authority over land use and housing even before the administrative decentralization program began. All municipalities of over 15,000 inhabitants had a legal obligation to allocate two percent of their revenues to the construction of “sanitary housing for the working class.” 12 A 1936 law required that Cali and other large municipalities allocate five percent of their budgets for this purpose. 13 In addition, local bodies had many housing-related powers that were denied the ICT: only municipal officials could tax urban land, establish regulations regarding zoning, construction, and land use, and plan the physical development of Colombian cities. 14

12 República de Colombia, Ley 46 (1918).

13 República de Colombia, Ley 61 (1936); Decreto Ley 1465 (1953). Municipalities with populations of 25,000 or more also have the legal right to expropriate any land required for urban programs such as housing. See República de Colombia, Ley 1 (1943); Ley 81 (1960).

14 See P. Morcillo, “Del deterioro de Cali a una política urbana,” paper prepared for the “Seminario mundial sobre mejoramiento de tugurios asentimientos no controlados,” Medellín, February-March 1970.

The agency specifically empowered to implement Cali's own low-income housing policy was the Instituto de Vivienda de Cali (Cali Housing Institute - Invicali). This local independent agency was created in October 1966 to replace the Personería de Ejidos Vivienda Popular, a body whose sole function was the administration of Cali's ejidos (common public land belonging to the municipality).15 With its new title the agency also acquired authority over many local housing functions, and Invicali became - at least in theory - the municipal equivalent of the ICT. The local agency, like its national counterpart, could plan, build, renovate, rent, and sell either individual homes or housing developments for the lower classes. It could purchase and sell land, and it was empowered to provide credit for the purchase of lots and homes. Furthermore, unlike the ICT, Invicali had the specific function of “gradually eliminating unhealthy or dangerous homes from the urban areas, through appropriate programs of slum clearance, construction, and rehabilitation.” 16

15 See República de Colombia, Ley 41 (1948).

16 Cali, Acuerdo 102 (1966), Art. 4.

Although cities such as Cali had considerable responsibility and legal authority in the area of housing, until 1969 they lacked the resources to fulfill most of these obligations in a meaningful way. Because it did not have enough money to undertake major construction or renewal projects, Invicali limited its activity to more modest pursuits. It studied the needs of slum areas; it mediated squatter attempts to acquire legal ownership of occupied land; and it administered ejidos. 17 In short, all effective housing power was still vested in the central office of the national ICT because of its control over funds.

17 Cali, Instituto de Vivienda de Cali, “Invicali: Editorial,” mimeographed; Instituto de Vivienda de Cali and Oficina de Planeación Municipal, p. 22.

The administrative decentralization movement produced two measures designed to bring the implementation of national housing policy down to the local level. The first was a mild effort to de-concentrate the ICT itself by granting additional administrative authority to field offices in cities such as Cali. Part of this reform entailed the establishment of citizen advisory boards within each regional office. But the new ICT advisors, embroiled in controversies over contracts and other matters of material interest, very shortly proved intolerably disruptive to the formerly insulated and apolitical ICT field officers in Cali. When the terms of the original advisors expired, the ICT quietly shelved all plans for appointing a new group.

Our study focuses on the second, more ambitious effort to decentralize the implementation of housing programs. In 1968, the ICT decided to loan Invicali $540,000 (10.8 million pesos) for a massive and well-publicized slum clearance project in Cali. The program involved the removal of three centrally located and densely populated slums - Fátima, Berlin, and San Francisco - and the construction of new homes on the urban periphery. The remainder of the $900,000 project was to be financed by a $250,000 USAID loan, other loans totaling about $20,000, and $90,000 from the municipal budget of Cali. 18

18 See Cali, Instituto de Vivienda de Cali, “Presupuesto del Instituto de Vivienda de Cali Invicali para la Vigencia de 1970” (November 1969). The text accompanying this budget points out that “if the subsidy from the municipality of Cali were appropriated in accordance with Ley 61 (1936)... it would reach 5,260,000 pesos.” The budget also includes a projected transfer of more than one million pesos from Emsirva. According to Invicali officials, the Emsirva quota never was delivered - nor was it ever really expected. See also El Pais (Cali), October 16, 1969, p. 7. One peso equaled approximately US $0.05 in 1970.

If the first reform effort was a disappointment, the second was a disaster. By the summer of 1970, Invicali and its project were totally discredited and the ICT had assumed complete responsibility for implementing the slum clearance project. Although the failure of this particular program caused considerable political embarrassment for individual power-holders in Cali, the real culprit was the very fragmented power structure within the city. As the following analysis of the Invicali experience illustrates, geographical or vertical centralization in Colombia coexists with local horizontal decentralization, a fragmentation of municipal power that undermines efforts to increase local autonomy and governmental activity at the same time. Because other Third World countries with a long history of centralization may share this same tendency toward local disunity, the painful experience of Invicali provides a valuable lesson for would-be reformers in other major urban areas.

Fragmentation of Administrative Roles

The local government of Cali can be described as a “council-dominated” system where “councilmen play a dominant part in the exercise of executive roles that are fragmented among specialized boards, committees, or individuals.” 19 Although Colombian municipal councils clearly perform many legislative duties, they have considerable executive authority as well; in fact, the Colombian Constitution classifies these bodies as “administrative corporations.” 20 In keeping with this formal designation, the Cali Council either performs or controls a wide range of administrative functions. Of the sixty-four local ordinances passed between 1966 and 1968, for example, nine were significant legislative acts - setting the municipal budget, establishing guidelines for independent agencies, and creating municipal offices or agencies. Forty-five, however, were acts involving minor budgetary alterations, the purchase and sale of public land, and other details of local management. Another ten ordinances focused on such symbolic gestures as designating street names and honoring civic leaders. 21 This council participation in the minutiae of local government inevitably fragments executive roles by limiting the mayor's control over local administration.

19 Walsh, The Urban Challenge, p. 103.

20 See República de Colombia, Constitución Política de la República de Colombia (Serrano, 1969), Art. 196.

21 See Rothenberg, “Centralization Patterns and Policy Outcomes in Colombia,” p. 226 for a more thorough analysis of these ordinances.

The establishment of semiindependent single purpose implementing agencies such as Invicali further atomizes local administrative authority. Organization charts of the municipality depict the mayor as the administrative chief; under him appear the Departments of Education, Government, Public Works, Public Health, etc. As at the national level, however, independent agencies provide most of the major services such as roads and sidewalks (Valorización), parks and sanitation (Emsirva), or water, sewage, electricity, and telephones (Emcali). By 1969, these newer bodies had acquired resources and powers that completely overshadowed those of the municipality itself. The expenditures of Emcali ($27.4 million), Valorización ($4.2 million), Emsirva ($2 million), and Invicali ($.6 million) accounted for over nine-tenths of the combined local agency budgets, while the $4.2 million spent by the municipality itself represented only one-tenth. Even more importantly, neither the mayor nor the council as a body had much control over these expeditures, for only the Valorización budget required council approval. 22

22 P. Morcillo, “La nueva administración municipal: Bases para una reforma administrativa,” Cabildo: Organo de la Asociación Colombiana de Municipalidades (September-October 1969), p. 54.

But local independent agencies differ from their national counterparts in one very significant way. Central bodies such as the ICT are tied to the executive branch; most controls over local agencies emanate from the municipal council. In fact, councilmen often establish these agencies as a very deliberate device to take power away from the mayor. 23 The mayor lacks the extensive decree power accorded the president, for example, and thus the municipal council must pass all changes in the structure and functions of Invicali. 24 Similarly, because the local executive does not enjoy the budgetary prerogatives of his national counterpart, councilmen have a large role in determining the size of municipal grants to Invicali.

23 V. Contreras, Barrancabermeja: Estudio socioeconómico administrativo del municipio (Bogotá: Centro de Estudios sobre Desarrollo Económico, Universidad de los Andes, 1970), p. 17. See also Morcillo, “La Nueva Administración,” pp. 50-57.

24 Cali, Acuerdo 102 (1966).

Domination of the board of directors undoubtedly is the most critical source of legislator influence over Invicali. While Congress names no ICT directors, councilmen provide, from their own ranks, four of the eight Invicali directors. The other four include the mayor or his representative, the manager of Emcali, the head of the Municipal Planning Office or his representative, and “a representative designated by the financiers of Invicali.” 25 At most, the mayor can count on two votes in board deliberations - his own and that of his appointee, the planning manager. Councilmen, on the other hand, have four votes. This weighting of the board in favor of the local legislature is crucial because the directors personally make most of the major - and minor - decisions regarding agency staffing and administrative details in the implementation of particular housing programs.

25 Cali, Acuerdo 102, Art. 12.

Authority to select personnel was the most jealously guarded prerogative of the directors serving in 1969-1970. The board was authorized “to intervene in the appointment of Institute officials paid monthly salaries of 2,000 pesos [$100] or more.” 26 This stipulation applied to fifteen of Invicali's forty-five employees in June 1970.27 Interviews with board members indicated that this particular responsibility was taken most seriously because personnel questions provided a battleground for political rivalries among directors. The ordinance was vague about what this authority to “intervene” in personnel selection actually meant, particularly since the Invicali manager had the authority to “appoint and remove all employees.” 28 In practice, however, this intervention was extensive, because the directors selected the manager. The ordinance solemnly noted that six board members must approve the selection of manager and that the latter is “elected for a two-year period,” but the next sentence pointed out that this manager “may be removed freely by the same board.” 29

26 Cali, Acuerdo 102, Art. 15, sec. o.

27 Information computed from Invicali personnel files.

28 Cali, Acuerdo 102 (1966), Art. 17, sec. f.

29 Cali, Acuerdo 102, Art. 16.

Directors also had - and exercised - many controls over the structure and policies of the agency. They were required to approve the budget and all contracts and other financial transactions; they organized and regulated the institution's structure; and they established the rent and selling price of all Invicali properties. 30 Invicali directors spent many meeting hours deliberating the details of such decisions. According to one director, they sometimes spent hours discussing what to do about the fact that someone had not paid the rent.

30 Cali, Acuerdo 102, Art. 15.

In short, councilmen exerted a strong influence on Invicali operations. As a member of the Invicali board and as the initiator of much local legislation, the mayor did have some housing powers, but the strength of council control over Invicali caused at least fragmentation - and probably council dominance - of both administrative and legislative housing roles. In other words, control over Invicali operations was divided between the mayor and the councilmen, and the latter probably had the upper hand.

Ironically, national (and international) subsidies or loans to local institutions often exacerbate this local fragmentation of power by channeling funds directly to local independent agencies instead of through the mayor. The situation of Invicali was somewhat exceptional because this housing institute was the only Cali agency receiving a subsidy from the 1969 budget and because the 1969 national grant to Invicali took the form of a loan. But even in this case, national funds were able to substitute vertical controls for horizontal ones. As stated earlier, Invicali received almost $90,000 from the municipality in 1969, but it also acquired an ICT loan of $540,000.31 Because of the size of the ICT loan, the national agency became concerned about Invicali operations, and central housing officials became involved in many aspects of the local housing project. If the local agency was answerable to the city administration, it was even more answerable to the ICT.

31 Cali, Acuerdo 005 (1968) (Presupuesto para 1969), p. 4. International loans can have a similar effect. The World Bank granted Emcali a $27.5 million loan in 1970. See El Pais(Cali), April 10, 1970. The municipality itself acquired only $50 in national or international funds that year.

Partisan and Factional Divisions

The structure of local government and the distribution of budgetary resources combine to encourage the fragmentation of municipal power in housing and other policy areas. During the 1969-1970 case study period, the structure of the local party system ensured this fragmentation by fomenting divisions among council-men and therefore inevitably politicizing the implementing agencies they controlled. Although the Colombian party system tends to be centralized geographically under the leadership of self-perpetuating national directorates, it usually is divided at each level of government. The historical polarization of the Colombian electorate around the Liberal and Conservative party labels divides the nation into two camps - often armed - recruited on the basis of “hereditary hatreds.” 32 This mutual antagonism between the two parties has not brought unity in either of them, however. Party identification has been a given, and disputes over personalities, ideologies, jobs, and interests have occurred within the parties. 33

32 R. Dix, Colombia: The Political Dimensions of Change (New Haven: Yale University Press, 1967), pp. 205-216. One recent result was La Violencia, a period of civil war followed by Gustavo Rojas Pinilla's 1953-1957 military dictatorship.

33 See Dix, Colombia, pp. 216-221; J. Martz, Colombia: A Contemporary Political Survey (Chapel Hill: University of North Carolina Press, 1962), pp. 33-147; J. Payne, Patterns of Conflict in Colombia (New Haven: Yale University Press, 1968), pp. 194-196.

At the time of the case study, Colombia was living under a unique constitutional arrangement designed to correct the excesses produced by the historical division between the two parties. Distressed over both the continuing violence and party exclusion from political life, Liberal and Conservative leaders had signed the Pact of Sitges on July 20, 1957, establishing a National Front government. This agreement, sanctioned by a 1957 plebiscite and broadened by later interparty negotiations, introduced three important constitutional changes. The first was the principle of parity, which established that Liberals and Conservatives should divide equally all seats in all legislative bodies. The Constitution required parity in appointed positions as well, from the Supreme Court down to the lowest positions in the local bureaucracies and independent agencies. Probably by intent, the equal division of power between the two groups excluded challenging political movements, although new groups managed to evade this problem to some extent by tacking “Liberal” or “Conservative” tags on their party labels. A predictable but unintended effect of the parity arrangement was the increase of factionalism within the traditional parties. Each party was guaranteed half of the legislative seats. Because the determination of which individuals would hold these reserved seats followed a system of proportional representation, ambitious political groups drew up separate party slates, competing among themselves for shares of the fixed Conservative or Liberal quota.

To keep one party or another from single-handedly dominating any institution, the Constitution introduced a second requirement that most measures must be decided by a two-thirds majority vote. This provision obviously increased the ability of all legislatures to impede or delay governmental programs. A third amendment introduced the principle of alternation in the presidency, stipulating that this office alternate every four years between the two parties. This provision, like the parity arrangement, discouraged new political groups but promoted factionalism within the traditional parties. 34

34 Most of these amendments remained in effect at the time of this investigation, although the 1968 constitutional reform provides for their gradual phaseout. In 1970 the parity principle did not apply to elections for the municipal councils or departmental assemblies; the 1974 elections required neither parity for Congress nor alternation for the presidency; and in 1978 the parity requirement was dropped for appointment of governors, mayors, and other administrative officials. The 1968 constitutional reform dropped the two-thirds rule for legislation, except in matters relating to the National Front phaseout itself. See Constitución política de la República de Colombia, Arts. 83, 114, 120, and 172.

One of the most important consequences of the National Front was a multiplication and an escalation of conflict in the municipality. The fragmentation of the two vertically centralized and competitive parties encouraged conflict among councilmen and thereby imposed new bases for division on a fragmented governmental structure. National dominance of these factions further disrupted local government by accelerating turnover within local legislatures. Because councilmen played a vital role in local bodies such as Invicali, this atomization and discontinuity inevitably carried over to independent agencies as well.

The 1968-1970 Cali Council reflected both the constitutionally supported bifurcation between Liberals and Conservatives and the attendant factionalism as well. The sixteen councilmen who served during the case study period represented six different factions, three Liberal and three Conservative. This factionalism continued despite the 1970 abandonment of the parity requirement for local legislatures. The 1970 elections saw nineteen slates for the twenty council seats and produced councilmen representing seven different factions. 35

35 The number of seats on the Cali Council was expanded prior to the 1970 elections. The distribution of seats among factions is determined by using an “electoral quotient.” “The quotient is the number which results from dividing the total number of valid votes by the number of seats available.... The distribution of seats to each list will be done in proportion to the number of times which the quotient fits into the number of valid votes.” (During the National Front, the number of valid party votes, rather than the total number of valid votes, was used as the base.) See Constitución política, Art. 172. The candidates whose names appear first on the faction lists are seated first.

Central control of Colombian parties and their factions further eroded the unity of local government by ensuring continual rotation of councilmen. An examination of Cali's Gazeta Municipal reveals that 180 different individuals were councilmen or alternates between 1958 and 1972.36 Since elections occur every two years, a legislator sitting continuously since 1958 would have served seven terms. As Table 6-1 indicates, however, no individual served seven terms, and 149 of the 180 sat on the council for only two years. Most of these single-term councilmen retired not through electoral defeat but because they lost or abdicated favored positions on the faction candidate lists. Incumbents seldom were nominated again; even those heading faction lists tended to be newcomers. The 1970 election, for example, produced seven winning slates for the Cali Council. Of the seven individuals heading these slates, only two were former councilmen. Similarly, only two alternates heading their lists had council experience. The Liberales Oficialistas had five council seats in 1968 and six seats in 1970, but only the head of the ticket served during both terms.

36 An alternate or suplente is a substitute who takes office if a councilman cannot serve. This substitution occurs quite frequently because the councilman often wins simultaneous election to a higher office. Legislators serving more than one term frequently alternate between councilman and alternate status. For this reason, these alternates are included in our calculations of turnover in the municipal council.

TABLE 6-1 TENURE OF CALI COUNCILMEN AND ALTERNATES, 1958-1972

Source: Computed from Cali, Gazeta Municipal, 1958-1970.

Because central party and faction leaders controlled the nomination process at all levels of government, municipal councils became appendages of the national parties; by nationalizing political rewards, vertical centralization in the party system exacerbated political fractionalization at the municipal level. 37 The position of local legislator in a city the size of Cali frequently was a trial run for aspirants to a political career; thus six of the ten senators representing Valle del Cauca in the 1970 Congress were former Cali councilmen. Three of the four senators lacking experience on the Cali Council became new councilmen in 1970.38 This occurred because party and faction leaders, anxious to retain control over the legislatures of major cities, often chose prominent national figures to head local lists. In the 1970 Cali election, for example, the victorious council candidates represented seven separate lists, headed in every case by a nationally prominent individual. Three men topped lists for both the Senate and the Cali Council; one woman led her faction's slate for the House and for the Cali Council; presidential candidate Belisario Betancur headed a fifth council slate; the sixth was led by a past House member and unsuccessful Senate candidate in 1970; and a nationally prominent Communist headed the seventh slate.

37 P. Morcillo and H. Castaño, “La Administración financiamiento de los municipios de los departamentos con referencia exclusiva al Valle del Cauca,” La nueva economía, IV (June 1968), 112.

38 See Cali, Gazeta Municipal, 1958-1970. The one senator who was neither an old nor a new councilman in 1970 was a former governor of Valle.

As a result, parties and factions were so centralized that councilmen had neither the time nor the motivation to become involved with local issues or to forge policy-oriented alliances with their fellow councilmen. To succeed, a local legislator must advance the interests of his faction. He must oppose the mayor if their factions are in conflict; he must seek employment for local faction members; and he must limit the powers and activities of institutions headed by opponents.

The Politicization of Invicali

Independent agencies such as Invicali provide excellent sites for these partisan and factional skirmishes; they continuously award contracts, hire new employees, and undertake well-publicized public works projects. The division of executive roles in Cali ensured councilmen a strong voice in such decisions, but party divisions discouraged these local legislators from speaking in harmony. The National Front parity requirement escalated the level of conflict by guaranteeing the representation of rival groups on the Invicali board and thereby politicizing even the most mundane administrative decisions made by the agency.

Between 1969 and 1970, the frequency and intensity of such political conflicts virtually paralyzed the operations of Invicali. The board was riddled with personal antagonisms as well as bitter political rivalries. The urban renewal project was virtually stagnant, and the agency was discredited at both the national and local levels. Officials from the ICT, the council, the mayor's office, and Invicali itself charged that political intrigues always absorbed the energies of the local housing agency. Board members echoed this denunciation, although each director placed the blame on the others. According to the directors and the other Invicali officials interviewed, the agency had been a center for petty political quarrels since its days as the Personería de Ejidos. Board meetings became chaotic quarrels because factions opposed to the manager trusted neither his judgment nor his competence, and the various factions represented on the board were more concerned with personnel than with housing policy. These antagonisms among directors extended far beyond the political level. Some directors claimed they stopped attending meetings because of their intense dislike for other individuals present. Respondents frequently accused other directors and top Invicali officials of dishonesty, corruption, criminal activities, and sexual deviance. Whatever the truth of these charges, their frequency attests to the high level of politicization and conflict among the directors and staff of the implementing agency.

These bitter and intense divisions on the board created a direct impediment to Invicali activity. Political rather than technical factors determined where the agency bought land, legalized squatter settlements, or directed urban renewal efforts. For example, one important Invicali function was to regularize illegal settlements by mediating and arranging the purchase by squatters of the land they occupied (“legalization”). As a past Invicali official pointed out, however, the politically divided directors were unable to authorize a comprehensive solution to this problem. 

Legalization is a mess because each faction wants to get credit for it. When we were in Invicali, we studied the problem for a long time and presented a general plan for legalization of these squatter settlements. We would purchase the land with bonds and then sell the property to the squatters at a low cost. But the Board did not approve the proposal because two competing factions united against it. They didn't want our faction to get credit for the plan. They were afraid we would make political capital out of it and use it in the next elections. They were correct, of course. 39

39 Personal Interview, April 15, 1970.

Because antagonistic directors attached strategic value to policy questions, discussion of these issues commonly produced deadlock on the Invicali board. An even more significant deterrent to housing activity was the relatively low priority of these policy questions themselves. In other words, directors did divide over issues, but they focused most of their energies on other matters. According to most respondents, personnel selection was the primary concern of directors, and the major battles among directors involved the distribution of patronage jobs in the agency. During the National Front, the parity requirement guaranteed equal representation of Liberals and Conservatives, but the strength of each faction on the board determined which particular groups of Liberals and Conservatives received Invicali positions.

The shifting strength of each faction on this patronage-oriented board in turn produced an extremely high turnover of Invicali/employees. Table 6-2 shows that 36 of the 45 people working for the agency in June of 1970 arrived less than a year before, while only four individuals had over two years experience with the agency. More importantly, new appointees filled all but one of the 15 managerial posts, the positions paying over 2,000 pesos ($100) a month and therefore requiring board intervention. Although an expansion of the agency in 1969 accounted for some of these new faces, most of the arrivals were part of a very rapid and continuing pattern of turnover within the agency. The three years between June 1967 and June 1970 saw the arrival and subsequent departure of 53 employees. Thirty-one of these people served less than one year. 40

40 Computed from Invicali personnel files.

TABLE 6-2 TENURE OF INVICALI EMPLOYEES AS OF JUNE 22, 1970

Source: Computed from Invicali personnel files. Figures include time spent by employees in the Personería de Ejidos before 1967. Percentages do not add to 100 because of rounding.

Turnover during the case study period reached dizzying proportions. In July of 1969, Alfonso Mora Rengifo became Invicali's fourth manager in two years. The very next month saw the departure of 11 employees, and September brought 23 new people to the agency. By June 22, 1970, Mora Rengifo had fired or accepted resignations from 31 employees and hired 42 people - a remarkable achievement, considering the fact that the agency's total June payroll included only 45 people. 41 Although the turnover rate had dwindled by April and May, agency officials already were packing their bags in anticipation of a new purge. The manager faced a crisis on the board, and the council elections completed in April would put different factions in control of Invicali. Few housing officials expected to survive. 42

41 Computed from Invicali personnel files.

42 Mora Rengifo himself resigned in July 1970.

In Colombia, as in most Third World countries, high turnover rates are very common in municipal governments. Low pay scales, the lack of civil service regulations, and the higher prestige accorded national governmental bodies all contribute to this problem. 43 These factors, however, do not account for the exceptionally short tenure of Invicali officials. At the beginning of 1970, less than 10 percent of the total number of municipal employees in Cali's departments had held their jobs for less than a year, but new Invicali recruits accounted for 80 percent of that agency's employees. As Table 6-3 reveals, the percentage of inexperienced Invicali officials finds no equal in any dependency of Cali's executive branch or in the local office of the ICT.

43 See Morcillo and Castaño, “La administración,” p. 118.

TABLE 6-3 TENURE OF LOCAL EMPLOYEES IN 1970, BY INSTITUTION

Sources: Invicali figures are computed from personnel files for the agency, June 22, 1970. ICT figures are computed from personnel files of ICT, Cali office, June 30, 1970. Others are from Eduardo Caicedo Ruiz, unpublished M.A. thesis research, Department of Industrial Administration, Universidad del Valle, 1970. Percentages do not add to 100 because of rounding.

Only the agency's legislative ties can explain the extremely short tenure of Invicali employees. Municipal housing officials, in contrast to their colleagues in the regular city administration and in the ICT Cali field office, served at the whim of a very politicized and very divided board dominated by councilmen, and the agency was sensitive to any shift in the strength of alliances or factions in the legislature. Both the directors and the employees of Invicali recognized this. Board members frequently referred to “my secretaries” or “his bookkeeper,” and employees measured their days by the power of their political patrons.

The Paralysis of Policy Implementation

Normal activity was impossible under these circumstances. By the time an employee had located his desk, it seemed he must begin to clean it out. Formal lines of administrative authority were ineffective because workers owed their positions to outside politicians rather than to their temporary superiors. Institutional loyalties failed to develop because there was not enough time and because employees resented the insecurity of their positions. At best, one wave of officials would manage to lay the groundwork for implementing a project, but the next group would be unwilling to follow through on plans bearing the signatures of predecessors.

Perhaps more importantly, personnel disputes and other patronage concerns left little time for policy implementation. A confrontation among directors in April 1970, illustrates this problem. 44 Several councilmen on the board were displeased because recent personnel shifts had favored rival factions, and these disgruntled legislators demanded the resignation of the manager, Mora Rengifo. Intrafactional rivalry between the mayor and Mora's supporters complicated this crisis. Directors spent the next two months circulating petitions, issuing press releases, and negotiating the factional representation of Invicali employees. Mora and several others resigned in July. The board then commenced meetings to elect a new manager, but by this time the councilmen elected in April were ready to replace the directors themselves. During this entire period, the political crisis took precedence over the work of the agency itself. The board was not discussing issues, and the employees spent their time reading help wanted ads. Because confrontations of this nature were very frequent, directors had little time or energy for implementing housing programs.

44 See El Pais and Occidente (Cali), April-July 1970.

The recurring personnel crises, the high turnover of employees, and the extreme levels of politicization virtually paralyzed the agency during the period of the case study. The widely publicized slum clearance and relocation project experienced one delay after another. Since at that time Invicali was the only local body empowered to implement housing programs, and since this institution received all of the municipal funds designated for low-cost housing, stagnation of the agency meant immobilization of all municipal construction efforts.

The escalation of paralyzing political crises within Invicali coincided with mounting public pressures for action. The squatter settlements slated for clearance were located along the Cauca river; sewage flowing into the river posed a permanent health hazard and periodic floods exacerbated the problem. Nevertheless, a 1968 government survey revealed that residents of Fátima, Berlin, and San Francisco, like the Brazilian favella dwellers described by Janice Perlman in Chapter Ten of this volume, initially rejected the idea of relocation because they could not afford to pay for lodging or land and because their present homes were close to transportation and employment facilities. A concentrated effort by social workers in 1969 secured a reversal of this opinion, so that by the time of the case study it was reported that 80 percent of the affected residents favored the Invicali project. 45 This increasing acceptance of the project coincided with the decreasing ability of Invicali to deliver. Public pressures began to mount, no doubt fanned by political opponents of the Invicali manager. A severe flood in June of 1970 turned this grumbling into outrage. A short but powerful rainstorm caused polluted waters to rush through the squatter settlements, sweeping away seven makeshift homes and causing extensive flood damage to almost all of the others. 46 Four days later, over a thousand victims demonstrated before municipal offices, demanding official attention to this latest calamity, and the press reported rumors that residents of areas slated for clearance intended to implement the Invicali project themselves by taking over the land designated for their new homes. 47

45 Instituto de Crédito Territorial, Seccional Cali, “Resultados de investigación e informe sobre la zona de tugurios de los barrios Fátima, Berlin, San Francisco de la Ciudad de Cali” (Cali, Colombia: República de Colombia, n.d.).

46 Occidente (Cali), June 13, 1970, p. 3.

47 Ibid., June 17, 1970, p. 3; El Tiempo (Bogotá), June 28, 1970, p. 19.

The result was inevitable. The ICT purchased the land acquired by the local agency for the housing plan and assumed total responsibility for the Invicali project. 48 This “nationalization” of the housing program encountered no local resistance. Municipal stalemate produced centralization by default and thus reinforced the traditional Colombian pattern of vertical centralization and horizontal decentralization. Just as national dominance of legal authority, financial resources, and partisan controls aggravated the atomization of local power, this municipal fragmentation in turn left national implementing agencies as the only alternative to inertia or chaos,

48 Instituto de Crédito Territorial, Seccional Cali, Oficina de Relaciones Públicas, “Programa de erradicación de tugurios de los barrios Fátima, Berlin, y San Francisco” (Cali, Colombia: Republica de Colombia, July 1970); Occidente (Cali), July 14, 1970, p. 15.

LOCAL AUTONOMY AND POLICY IMPLEMENTATION: SOME CONCLUSIONS

The Invicali fiasco was extremely painful - to embarrassed local officials, to harried national housing experts, and, most of all, to the homeless of Cali. One hopes, therefore, that some benefit might be derived from this experience, that insights drawn from this case might provide a valuable and less painful lesson for officials in other Third World countries.

Is it possible to generalize from the Invicali experience? The particulars of the case certainly are uncommon: a history of bitter - often violent - party rivalry, a bizarre constitutional configuration that no longer exists even in Colombia, and an ill-timed flood. These factors combined to make decentralization a disaster. But the lesson of Invicali is much broader. Clearly there are circumstances under which decentralization is disadvantageous and would-be reformers well might examine some of these circumstances before leaping aboard the decentralist bandwagon. In particular, the Cali case suggests that one might look for the following danger signals:

1. A structurally divided local government. Devolution of authority from an executive-dominated central government to a less unified local administration inevitably will slow the pace of implementation, at least temporarily.

2. A politically divided local government. Factionalism may have reached unprecedented levels in National Front Colombia, but milder instances of local disunity are quite frequent in the Third World.

3. A patronage-oriented party system. In Third World countries with high unemployment and ineffective civil service systems, patronage concerns may be paramount to local leaders. The combination of patronage and intense party rivalry can be devastating, as we have seen.

4. Historically unresponsive local agencies. One could readily collect examples of local institutions that are not accountable to their constituencies or clientele groups. Yet there are other cities in which local officials traditionally are far more responsible. One explanation for such differences may be divergences in political culture from one city to the next, even within the same country. In Colombia, for example, the political structure and political culture of Medellín (capital of the department of Antioquía) differs dramatically from that of Cali. Residents of Medellín are said to be more hardworking, responsible, and civic-minded, more imbued with the “Protestant ethic.” 49 It is interesting to note that the ICT was relatively pleased with its efforts to decentralize in Medellín. The political culture of Cali, unfortunately, probably is more typical of the country as a whole.

49 See for example D. Dent, “Oligarchy and Power Structure in Urban Colombia: The Case of Cali,” Latin American Studies, VI (1974), 113-133; A. Portes and J. Walton, Urban Latin America: The View from Above and Below (Austin: University of Texas Press, 1976), chap. 4; L. Fajardo, The Protestant Ethic of the Antioqueños: Social Structure and Personality (Cali: Ediciones Departamento de Sociología, Universidad del Valle, n.d.).

It is not likely that all of these danger signals will appear in most Third World cities - at least one hopes not - but it is quite possible that at least one will be present. The Cali case shows that these four factors in the aggregate can spell disaster for a decentralization effort. Even separately, however, they might prove troublesome.

In short, the lesson of Invicali is that increasing the autonomy of a fragmented local government almost inevitably slows the pace of implementation. Other Third World countries are not apt to encounter the same divisive forces faced by the Colombian municipality; in fact, the end of the National Front already is altering the nature of party competition in Cali itself. But it is likely that many other local governments face comparable levels of institutional, budgetary, or partisan fragmentation. Ironically, this local disunity may be most prevalent in those countries needing decentralization the most, for vertical centralization and local fragmentation seem to be mutually reinforcing.

As Susan Hadden shows in the following chapter on controlled decentralization in Rajasthan, India, administrative decentralization is not always a disastrous political reform. The careful, selective, and controlled delegation of authority to a reasonably competent and politically unified local or provincial government undoubtedly can yield administrative efficiency rather than administrative inertia. In fact, even in Colombia there may be one or two cities such as Medellín which could use such powers wisely. In a politically fragmented city such as the Cali of 1969-1970, however, controlled decentralization was ineffective, for there was no power center to control and therefore no activity to channel. Even the ICT's substantial influence over the allocation of Invicali money could not defeat the forces of inertia. Although the ICT could have prevented the local agency from doing the wrong thing, it was powerless to prevent inaction.

Local autonomy may be pursued as an end in itself, as a value more important than substantive policy outcomes. If it is advocated as a means, however, decision makers must question rather than assume the relationship between administrative decentralization and successful implementation of public policy. The homeless of Cali probably receive little comfort from the knowledge that the public officials who failed to act live in Cali rather than in Bogotá.

عدم تمرکز اجرایی و پیاده سازی سیاست گذاری مسکن در کلمبیا
توسط IRENE FRASER ROTHENBERG
توجه: نویسنده برای فعالیت های بین المللی حمایت از تحقیقات در بوگوتا و کالی مدیون کنسرسیوم دانشگاه های میدوست می باشد. این مطالعه موردی بخشی از پایان نامه دکتری نویسنده با عنوان «الگوی تمرکز و نتایج خط مشی در کلمبیا» (دانشگاه ایلینوی، 1973) می باشد؛ که یک نسخه قبلی از این مقاله در جلسات انجمن جامعه مدنی آمریکا در سال 1975 ارائه شده و در اوت 1975 به عنوان «تاثیر عدم تمرکز مجلس نمایندگان در کلمبیا» به نمایش درآمد. نویسنده از دکتر پدرو پابلو مورسیلو، دکتر هانس روتر، دکتر گوستاو اسپینوزا و دکتر جراردو سیمون، چهار کلمبیایی که برای سیاست گذاری در حوزه مسکن کشورشان مطالعه و کمک کرده اند، سپاسگزاری می کند. نظرات اعضای کمیته پایان نامه؛ رابرت.ای. اسکات، فیلیپ مینیپنی، پیتر بوک و موریسیو سولون، نیز برای تهیه نسخه تجدید نظر بسیار ارزشمند بودند.
اجرا
عدم تمرکز احتمالاً تنها بخش اصلاحات ساختاری است که اغلب برای کشورهای جهان سوم پیشنهاد می شود. همانطور که آنمریک هائوک والش در تحلیل مقایسه ای خود به سیاست های شهری و روابط بین دولتی اشاره می کند، واگذاری قدرت برای اجرای سیاست های محلی، مورد بحث، بررسی و تحلیل قانونگذاران، سیاستمداران محلی و نظریه پردازان امور اجرایی در سراسر جهان قرار گرفته است. تقریباً تمام سیزده کشور تحت پوشش مطالعات والش تعدادی از معیارهایی را که به صراحت طراحی شده اند، برای عدم تمرکز قدرت (اختیار) حکومت و تقویت واحدهای محلی حکومت در نظر گرفته اند.
از آنجا که حمایت از اصل عدم تمرکز برای امور اجرایی تاکنون گسترش یافته، بحث در اکثر کشورها بر نحوه تاثیر انتقال قدرت به مقامات محلی یا ادارات محلی تمرکز دارد. تلاش های کمی برای تعیین اینکه آیا در تمام شرایط سازمانی عدم تمرکز مطلوب و یا حتی قابل اجرا می باشد انجام شده است، و نیز هیچ تلاشی برای مطرح کردن سوالات حیاتی در مورد پیامدهای سیاست افزایش خودمختاری ناظران محلی و استانی از سیاست عمومی وجود ندارد. به عنوان مثال، نظریه پردازان اموری اجرایی استدلال می کنند که عدم تمرکز با اجازه به مشارکت بیشتر در سطح محلی، انعطاف پذیری و پاسخگویی را در اجرای سیاست تشویق می کند. با این حال «شواهد کمی وجود دارد که دولت محلی به طور مداوم مشارکت عمومی گسترده ای را در تصمیم گیری نسبت به دولت مرکزی دارد». به طور مشابه، فرضیه هایی درباره عدم تمرکز، تقسیمات بین سیاست و حکومت را در نظر می گیرند ولی هرگز کامل نیستند و حتی در کشورهای توسعه نیافته که منابع کمتری دارند، مشاغل خدمات عمومی کمتر نفوذ پیدا کردند و نیروهای سیاسی بیشتر تقسیم می شوند. در نهایت اکثر طرفداران عدم تمرکز، تشکیل سازمان سیاسی و سازمان های اجرایی محلی را در نظر نمی گیرند.
عدم در نظر گرفتن چنین متغیرهایی در زمینه عدم تمرکز منجر به حفظ سه اشتباه در مورد عدم تمرکز قدرت اجرایی شده است.
اول، عدم تمرکز به عنوان یک فرآیند منحصر به فرد به جای یک مجموعه چند بعدی از روابط مشاهده می شود. دوم، عدم تمرکز و تمرکز به طور مخالف در یک رابطه مجموع-صفر به حساب می آیند، اگر چه تجربه عملی نشان می دهد که افزایش نقش محلی ضرورتاً باعث کاهش قدرت مرکزی نمی شود و بالعکس. و سوم، تلاش های بیهوده برای تدوین ترتیبات بهینه برای همه برنامه ها و همه زمان ها بدون توجه به تغییر ارزش ها، فن آوری ها و جغرافیا صورت می گیرد.
پایداری این اشتباهات ممکن است توضیح دهد که چرا در اکثر کشورها اقدامات عدم تمرکز تاثیر کمی بر الگوهای موجود تصمیم گیری و کنترل دارند. همچنین پیشنهاد می شود که این نوع پژوهش ها باید انجام شود تا برنامه های آینده برای عدم تمرکز بتوانند بیشتر موفق باشند. فرضیه های مربوط به مزایای الگوهای پیاده سازی غیر متمرکز، به جای آن که فرض کنند اصلاح طلبان بالقوه نیاز به اطلاعاتی در مورد تاثیر واقعی توزیع خاص قدرت اجرایی در تنظیمات سازمانی خاص دارند، باید مورد سئوال قرار گیرد.
این پژوهش شامل دو فصل است. در این فصل، تلاش ناموفق برای تحکیم تمرکز سیاسی با عدم تمرکز اجرایی با تقویت اقتدار مقامات مسکن محلی در شهر والیت کالی کلمبیا مورد بررسی قرار می گیرد. در فصل بعد، سوزان هادن تلاش فزاینده برای دستیابی به عدم تمرکز کنترل شده در ایالت راجستان هند را بررسی می کند.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

CEO managerial ability and the marginal value of cash

ABSTRACT

This study examines whether the managerial ability of a chief executive officer (CEO) is associated with a marginal value of cash. We predict that more talented CEOs make better use of cash, creating the marginal value of cash. Using the managerial ability measures of Demerjian et al. (2012) and the cash value model developed by Faulkender and Wang (2006), we find that CEO managerial ability significantly increases the marginal value of cash. We also find that the effect of managerial ability on the marginal value of cash is generally greater for financially constrained firms. We further show that that the positive impact of managerial ability on the marginal value of cash is more evident for firms with higher levels of free cash flows and lower management entrenchment. Overall, our findings suggest that the market places a higher value on cash if the cash is managed by more able CEOs, which is consistent with the view that shareholders consider the ability of a CEO when they evaluate cash.

Keywords: Managerial ability, Value of cash, Cash, Free cash flow, Leverage.

1. Introduction

In this study, we examine whether a firm's marginal value of cash can be attributed to the firm's CEO's managerial ability. This study is motivated by the following. Cash is an important source of internal capital that is under the control of CEOs. That is, decisions about how to deploy cash are at the managers' discretion (Liu & Mauer, 2011). A firm's survival generally depends upon how effectively the firm manages its cash. Consistent with this view, a stream of research (e.g., Fazzari, Hubbard, & Petersen, 1988; Jensen, 1986;  Pinkowitz & Williamson, 2004) shows that the value of cash depends on its availability and on how CEOs use it. In particular, Jensen (1986) argues that the individual characteristics of CEOs, such as personal interests and incentives, affect utilization of cash because available cash is under CEOs' control. He also claims that managers may abuse their managerial discretion over the use of cash to pursue their own interests when the firm has a high level of cash. In particular, existing theoretical studies (e.g., Faulkender & Wang, 2006; Jensen, 1986; Myers & Majluf, 1984) suggest that a dollar of cash held by a firm may be valued at more than a dollar by its shareholders. For instance, Faulkender and Wang (2006) show that the marginal value of cash declines as cash reserves increase. Overall, prior evidence suggests that the marginal value of cash can be significantly influenced by CEOs' ability. It is therefore critical for shareholders and investors to investigate how effectively managers utilize cash to maximize the marginal value of cash. Nonetheless, there is little research on the association between the marginal value of cash and managerial ability.

Numerous studies (e.g., Baik, Farber, & Lee, 2011; Banker, Darrough, Huang, & Plehn-Dujowich, 2013; Carter, Franco, & Tuna, 2010; Chang, Dasgupta, & Hilary, 2010; Goodman, Neamtiu, Shroff, & White, 2013; Harris & Holmstrom, 1982; Jian & Lee, 2011; Rajgopal, Shevlin, & Zamora, 2006; Trueman, 1986) report that more able CEOs better manage a firm's business operations, thereby enhancing the firm's performance. In their theoretical work, Harris and Holmstrom (1982) argue that firms observe and assess a manager's ability and the manager's output over time and that a more experienced and high-ability manager's productivity is perceived to be high. Recently, Demerjian, Lev, and McVay (2012) show that more able CEOs are expected to deliver a higher marginal outcome from the same level of resources, thereby enhancing the value of the firm. Accordingly, the marginal value of $1 of cash may not be valued at $1 by investors for various reasons, including managerial ability if high-quality CEOs generate a higher rate of output from given inputs than lower-quality CEOs (Demerjian et al., 2012). Thus, we argue that the marginal value of cash is impacted by management talents and should be higher than $1 if the cash is managed by more able managers.

Using the managerial ability scores and rankings developed by Demerjian et al. (2012), we find that CEO managerial ability is positively associated with the marginal value of cash. This finding is further substantiated by sub-sample analysis of financially constrained and unconstrained firms. The marginal value of cash is generally lower if firms are financially unconstrained, because value-increasing investments can easily be funded through external capital, and cash is not an urgent need (e.g., Faulkender & Wang, 2006; Fazzari et al., 1988; Myers & Majluf, 1984). Our results also show that the effect of managerial ability on the marginal value of cash tends to be greater for firms that are especially financially constrained. We further find that a firm's free cash flows matter in our research context. Specifically, we provide evidence that the positive impact of managerial ability on the marginal value of cash is more evident in firms with a high level of free cash flows, which indicates that managerial ability matters most in settings in which managerial discretion is highest. Finally, we find that the positive impact of managerial ability on cash value is more pronounced for firms with lower management entrenchment.

This study makes two important contributions to the accounting and finance literature on managerial ability and the value of cash holdings. First, our study sheds light on how CEOs' individual characteristics affect the marginal value of cash holdings. Prior studies suggest that CEOs' capabilities significantly contribute to improved financial outcomes and high information quality (e.g., Baik et al., 2011; Banker et al., 2013; Carter et al., 2010; Chang et al., 2010; Demerjian, Lev, Lewis, & McVay, 2013; Harris & Holmstrom, 1982; Rajgopal et al., 2006). By extending Faulkender and Wang (2006), we provide evidence that management talent positively impacts the marginal value of cash. This enhances our understanding of the association between CEO managerial ability and the marginal value of internal capital. Second, existing literature (e.g., Milbourn, 2003; Graham, Li, and Qiu 2012; Banker et al., 2013) uses several measures (e.g., reputation, firm size, past abnormal performance, media exposure, or manager fixed effects) as proxies for managerial ability. These measures, however, are less precise because they reflect significant aspects of the firm that are outside of management's control (Demerjian et al., 2012). Unlike these studies, we use direct and more precise measures of managerial ability, which capture manager-specific aspects of managerial ability with respect to the marginal value of cash.

The remainder of this paper is organized as follows. In the next section, we discuss previous literature and develop our hypothesis. We discuss the research design in Section 3 and the empirical results in Section 4. Section 5 discusses additional analyses. We conclude the paper in Section 6.

2. Literature review and hypothesis development

2.1. Managerial ability

Business research has long focused on managerial ability and how individual variations in managerial talent have an incremental power to explain the variable levels of corporate decision quality, diverse firm practices, and economic outcomes.

Prior studies, driven by different research needs, use various proxies to indicate managerial ability. One stream of prior literature argues that prior firm-level performance and compensation levels can indicate CEOs' managerial ability. According to Harris and Holmstrom's (1982) dynamic model of efficient wage contracts, managers work on the firm's behalf and generate observable output, through which firms can learn about a manager's ability over time. This theoretical argument has also been supported by empirical evidence of a positive association between managerial characteristics and firm performance (e.g., Baik et al., 2011; Banker et al., 2013; Carter et al., 2010; Chang et al., 2010; Rajgopal et al., 2006). For instance, using firm performance and compensation levels as proxies, Chang et al. (2010) show that the stock market reaction to CEO turnover is negatively associated with the firm's previous performance and the CEO's pay, and that better prior firm performance and higher CEO pay lead to a better subsequent labor market for the  CEO.

Reputation is another popular proxy for managerial talent (e.g., Baik et al., 2011; Francis, Huang, Rajgopal, & Zang, 2008; Milbourn, 2003 and Rajgopal et al., 2006), where CEO reputation is typically measured by the number of articles in the public press containing a CEO's name. For example, Milbourn (2003) develops a model and empirically tests the prediction that CEO reputation is positively related to stock-based pay sensitivities. Francis et al. (2008) find a negative association between highly reputed CEOs and lower discretionary accruals, indicating that CEO reputation has a positive impact on earnings quality. Baik et al. (2011) find that the frequency of issuing management earnings forecast increases with CEO ability and that the market reacts more favorably to management forecasts released by high-ability CEOs than to those released by relatively low-ability CEOs, implying that higher-ability CEOs transmit not only more information but also higher-quality information to the market than do low-ability CEOs. Last but not least, Goodman et al. (2013) use the quality of managers' externally reported earnings forecasts as a proxy for management ability and show that managers' ability is positively related to the quality of their corporate investment decisions.

While the proxies discussed above are warranted with respect to their research purposes, there are still questions and concerns as to whether these measures are exhaustive, whether they fully consider managerial-specific effects, and whether their evaluation of managerial- specific effects is contaminated by firm-specific effects (Demerjian et al., 2012). In response to these concerns, Demerjian et al. (2012) develop a method to capture managerial ability in a more comprehensive way by partitioning total efficiency into firm-level and individual manager-level efficiency. The managerial ability measure in Demerjian et al. (2012) reflects managers' efficiency compared to that of their industry peers in transforming corporate resources to revenues. They then separate firm-level efficiency from managerial-level efficiency, which results in CEO managerial ability. Demerjian et al. (2012) confirm the validity of this measure of managerial ability and demonstrate that it contains less noise and better captures the manager-specific component of ability.

The managerial ability measure developed by Demerjian et al. (2012) has been adopted by other studies. For example, Demerjian et al. (2013) shows that earnings quality positively relates to managerial ability using the measure introduced by Demerjian et al. (2012). Baik et al. (2011), using the same measure of managerial ability, find that their results are consistent across three measures of managerial ability. Krishnan and Wang (2015) corroborate that audit fees and the likelihood of issuing a going concern opinion are decreasing in managerial ability. Finally, Gan and Park (2016) show that the pay-for-performance sensitivity of a CEO's equity-based compensation is significantly increasing in the CEO's ability.

2.2. The marginal value of cash

In their theoretical study, Myers and Majluf (1984) suggest that a dollar of cash held by a firm may be valued at more than a dollar by its shareholders. In a similar vein, Faulkender and Wang (2006) show that if firms have high external capital costs, then additional cash may be valued more. The marginal value of cash in a firm is affected by several factors, such as managerial ability, external capital costs, financial condition, the level of free cash flows, and corporate governance. Consistent with this view, empirical studies show that the marginal value of cash is especially high in financially constrained firms. For instance, Faulkender and Wang (2006) report that when firms experience low levels of internal funding and resort to external markets to raise cash, their cash has a marginal value higher than $1, depending on the transaction costs occurring in the capital markets.

2.3. Hypothesis

Cash is the internal fund under CEOs' control (Liu & Mauer, 2011). Jensen (1986) suggests that with available cash under their control, CEOs affect how the cash will be utilized. This suggests that the marginal value of cash can be higher for firms that hire more able CEOs because more talented CEOs are likely to better anticipate the firm's future business environment and make better use of financial resources, thereby enhancing firm performance (e.g., Baik et al., 2011; Banker et al., 2013; Carter et al., 2010; Chang et al., 2010; Goodman et al., 2013; Harris & Holmstrom, 1982; Jian & Lee, 2011; Rajgopal et al., 2006; Trueman, 1986). In particular, Demerjian et al. (2012) substantiate that high-quality CEOs generate a higher rate of output from given inputs than lower-quality CEOs. Therefore, high-quality CEOs are expected to spend cash more wisely and efficiently on the inputs to ensure high levels of the output, increasing the marginal value of cash.

Furthermore, as a firm's cash reserves increase, the firm can reduce transaction costs because it is less likely to access capital markets in the near future. If this is the case, the firm is more likely to return extra cash to shareholders (Faulkender & Wang, 2006)3. In fact, prior literature (e.g., Harford, Mansi, & Maxwell, 2008; Huang, Elkinawy, & Jain, 2013) shows a positive association between cash reserves and investor protection. Thus, investors may attach a higher value to cash of one dollar if they believe the CEO has a greater ability to manage cash more effectively and efficiently. Therefore, we propose the following hypothesis in alternative form:

H1. The marginal value of cash is higher for firms with more able CEOs than for firms with less able CEOs.

3. Research design

3.1. Data and sample selection

The sample period in this study is from 2003 to 2013. We collect financial variables and monthly stock returns from the COMPUSTAT and CRSP databases. We download the dataset of size and book-tomarket matched portfolios constructed by Fama and French (1993) from Dr. Kenneth French's website. For the managerial ability variables, we utilize the dataset published on Dr. Sarah McVay's website, which contains managerial ability scores and managerial ability rankings through 2013. In this study, we employ both measures as proxies for managerial ability. We first merge the monthly stock returns dataset with the size and book-to-market matched portfolio dataset to construct excess stock returns. We then merge the dataset with constructed excess stock returns with the financial dataset and managerial ability dataset. We exclude both financial services industries (with SIC codes between 6000 and 6999) and utility industries (with SIC codes between 4900 and 4999) from the sample because the liquidity of firms in financial industries is hard to assess, and the utility sector complies with a special regulatory system (e.g., Dittmar & Mahrt-Smith, 2007; Liu & Mauer, 2011). We then delete observations that are missing values in our variables, leaving 27,799 firm-year observations as the final sample.

3.2. Managerial ability measure

We use the managerial ability proxies developed by Demerjian et al. (2012), who employ two stages to construct managerial ability measures. In the first stage, they apply the DEA statistical procedure to generate firm efficiency scores, with the underlying rationale of maximizing the output - the revenue - while minimizing the inputs, including the cost of inventory, general and administrative expenses, operating leases, R & D, fixed assets, and intangible assets. In the second stage, a regression model with the firm efficiency score as the dependent variable and firm size, market share, firm age, free cash flow, business segments, foreign currency indicator, and year indicator as the independent variables is estimated to separate managerial factors from firm characteristics. Managerial ability scores are the residuals from the estimation of this regression model.

In this study, we use changes in managerial ability measures rather than levels variables as independent variables of interest, for the following reasons. First, the ability measure in Demerjian et al. (2012) is interpreted primarily as a measure of managerial efficiency in generating revenues and thus is correlated with firm performance, which may create reverse causality and endogeneity problems. Using change variables can help mitigate such problems. Second, as managerial ability scores are the residuals from any firm efficiency outside of the set of the identified firm features, if the set of firm features is not exhaustive, ability scores may contain efficiency inherent to the firm. Such measurement errors may bias the estimation on the association between managerial ability and the marginal value of cash, and the bias can be exaggerated if we use levels of the measures. Third, most of variables used in Faulkender and Wang (2006) are change variables, so their model is essentially a change model. Using changes of managerial ability scores ensures measurement consistency across the variables in the model. In our extended study, we use change specifications following Faulkender and Wang (2006).

In addition to ability scores, we use changes of managerial ability rankings as our robustness checks. Ability rankings are created by ranking the ability scores in deciles by year and industry to make the score more comparable across time and industries and to mitigate the influence of extreme observations (Demerjian et al., 2013).

3.3. Empirical model

We adopt the method of evaluating the marginal value of cash developed by Faulkender and Wang (2006). In order to examine the incremental effects of managerial ability on the marginal value of cash, we add change in managerial ability scores (or change in managerial ability rankings) and its interaction with change in cash to the model and estimate the following model (1). The model regresses excess return on changes in cash while controlling other firm characteristics such as profitability, financial status, and investment practice. All independent variables except Leverage are scaled by the beginning market value of equity (Mi,t-1). In this way, the coefficient of the interaction between change in managerial ability and the dollar change in cash, β3, indicates the incremental effect of increasing managerial ability on the marginal value of cash and is expected to be positive. We control for firm fixed effects and year fixed effects in the model.

where EX_RETi = a stock's excess return over the fiscal year: stock i's return during fiscal year t (computed using monthly returns from CRSP) less the return of stock i's size and book-to-market matched portfolio during fiscal year t constructed through the method in Fama and French (1993)5; ΔCash= change in cash and marketable securities; ΔABILITY = CEO managerial ability scores, ΔAbilityScore, or CEO managerial ability rankings, ΔAbilityRankging; ΔEarnings =change in earnings before extraordinary items; ΔNetAssets = change in total assets minus cash; ΔR&D= change in R & D (0 if missing); ΔInterestExpense = change in interest expenses; ΔDividend =change incommon dividends distributed to common stock; Cash = cash and marketable securities; Leverage = total debt divided by the sum of the book value of total debt and the market value of equity; NetFinance = new finance in year t, including net new equity issues and net new debt issues; M =market value of equity.

Further, using the four different financial constraints criteria proposed by Almeida, Campello, and Weisbach (2004) and Denis and Sibilkov (2010), we investigate the effect of managerial ability on the marginal value of cash across financially constrained and financially unconstrained firms.

The first criterion is the annual payout ratio, measured as dividends and common stock repurchases divided by operating income. For each year, we assign those firms in the bottom (top) three deciles of the annual cash payout ratio distribution to the financially constrained (unconstrained) group. The next criterion is firm size. Since smaller firms are usually younger and less well known, they are more exposed to liquidity issues because they have less access to capital markets. We rank our sample firms based on their book value of total assets each year, and classify the bottom (top) three deciles of the distribution as the financially constrained (unconstrained) group. Debt rating is the third criterion. Firms are considered to be financially unconstrained if they have had their long-term debt rated by Standard & Poor (available in the COMPUSTAT database) and their debts are not in default (a rating of “D” or “SD”). Firms are considered constrained if they have debt outstanding that year but have never had their public debt rated before (or if the long-term debt rating is unavailable). Firms with no debt outstanding are considered unconstrained. The last criterion is paper rating. Consistent with Denis and Sibilkov (2010), if firms have had their short-term debts rated by S & P and their debts are not in default, they are labeled financially unconstrained. Conversely, if they have debt outstanding that year but have never had their short-term debt rated before (or if the rating is unavailable), they are labeled as financially constrained. Similar to the situation of debt ratings, firms with no short-term debt outstanding are treated as financially unconstrained. Using these criteria, we re-estimate our model (1) using financially constrained and unconstrained groups.

4. Empirical results

4.1. Descriptive statistics and univariate results

In Fig. 1, we plot the relation between change in cash and excess stock return by high-ability CEOs and low-ability CEOs. We use the median of managerial ability scores as the cutoff.

Fig. 1 shows that high-ability CEOs show higher stock returns and a steeper line than low-ability CEOs, indicating that the market generally reacts more favorably to the change in cash if the cash is managed by high-ability CEOs.

Table 1 reports descriptive statistics of the full sample and the descriptive statistics and difference tests of low- versus high-ability groups.

As Panel A shows, the average excess stock return is positive (0.050) while the median is negative (−0.045) over the sample period. The mean (median) managerial ability score is −0.004 (−0.014), and the change in managerial ability score has an average of 0.003. The managerial ability ranking has an average of 0.545 (0.500), but the change in managerial ability ranking has an average of −0.001. Turning to the financial characteristics, we see that the sample firms have positive changes in cash balance, earnings, and net assets. The mean cash change is 0.009, and the average cash value (deflated by the lagged market value of the equity) is 0.204. The mean value of leverage is 0.207 in our sample.

Panel B of Table 1 reports descriptive statistics by low versus high managerial ability based on the median of the managerial ability score as a benchmark. As it shows, the excess stock return is significantly higher in the high-ability group (with a mean value of 0.085 and a median of −0.012) than in the low-ability group (with a mean value of 0.015 and −0.083). Firms with high-ability CEOs significantly outperform those with low-ability CEOs in the annual changes of cash, changes of earnings, changes of net assets, changes of R & D, and free cash flows. Finally, firms in the high-ability group have lower cash levels, leverage, and net finance figures. Overall, our results show that high-ability CEOs perform better than low-ability CEOs in cash management and thus stock returns.

Table 2 displays the Spearman correlation matrix of the selected variables in the analysis. The changes in managerial ability proxies (both managerial ability score and ranking) are positively correlated with excess annual stock returns, changes in earnings, changes in net assets, changes in R & D, changes in dividend payout, levels of cash, and net finance, while negatively correlated with changes in cash, changes in interest expense, leverage, and free cash flows.

4.2. Multivariate regression results

Table 3 presents the results of multivariate regression analyses of managerial ability and the marginal value of cash (Model 1).

We first estimate the original model proposed by Faulkender and Wang (2006), with the results tabulated in Column (1) of Table 3. The results are consistent with prior literature (e.g., Dittmar & Mahrt-Smith, 2007; Faulkender &Wang, 2006; Liu & Mauer, 2011). The coefficient estimate corresponding to the change in cash balance indicates that shareholders value one marginal dollar of cash at $1.898. In addition, the results show that as the level of cash increases, the value of cash to shareholders decreases. Specifically, the coefficient on the interaction term, ΔCash∗Cash, is negative and significant at the 5% level (t-statistic = −2.27). Leverage also has a negative impact on the marginal value of cash, as reflected in the significantly negative coefficient estimate of the interaction between change in cash and leverage (tstatistic = −9.55). Furthermore, the changes in earnings, net assets, and dividends are shown to positively affect the excess stock return (e.g., Denis & Sibilkov, 2010; Faulkender &Wang, 2006).

More importantly, to estimate the incremental effect of managerial ability on the marginal value of cash, we add the change in managerial ability scores (ΔAbilityScore) and its interaction with change in cash (ΔCash∗ΔAbilityScore) to the original model and report the regression results in Column (2). We also use managerial ability ranking as an alternative proxy for managerial ability and report the results in Column (3). As shown in Columns (2) and (3), we find significantly positive coefficient estimates of the interaction between change in cash and change in ability scores, ΔCash∗ΔAbilityScore (t-statistic =3.89), and the interaction between change in cash and change in ability ability rankings). Together, these results suggest that managerial ability plays a significant role in enhancing the marginal value of cash. The coefficients and significance of other variables in these two multivariate regressions are consistent with those in the original model.

Next, in order to test the marginal value of cash for financially constrained firms, Faulkender and Wang (2006) use four criteria, payout ratio, firm size, bond ratings, and commercial paper ratings, as proxies for financial constraints. Thus, relying on these four criteria, we examine the association between the marginal value of cash and managerial ability across financially constrained and unconstrained firms based on four different financial constraint criteria. Internal cash would be more valuable for firms that are less likely to access external capital markets and firms that face higher transaction costs when doing so (Faulkender & Wang, 2006). Thus, the market will place a higher value on cash if firms face external fund-raising problems when they need to obtain additional funds (Faulkender & Wang, 2006). The marginal value of cash can vary depending on firms' financial situations. That is, it seems possible that managerial ability might have more effect on the marginal value of cash when cash is low/tight. Therefore, we conjecture that the positive effect of high managerial ability on the marginal value of cash will be more pronounced for firms that are financially constrained.

Results are tabulated in Table 4. They are largely consistent with our predictions, except for the result based on paper ratings. Specifically, the coefficient on ΔCash∗ΔAbilityScore is positive and significant at the 1% level across four criteria. For the three proxies (payout ratio, firm size, and debt ratings), the magnitude of the coefficient on the interaction term for constrained firms is larger than that for unconstrained firms, indicating that more able CEOs have more effect on the marginal value of cash when the cash is tight. In terms of paper ratings, while managerial ability contributes to the marginal value of cash regardless of the paper ratings, the managerial ability effect is even stronger for firms with high commercial paper ratings (i.e., the magnitude of the coefficient for unconstrained firms is larger). This result is puzzling because firms with commercial paper ratings are considered among the safest (Faulkender & Wang, 2006). This result may be due to unbalanced firm-year observations between firms with and those without commercial papers. In our sample, about one-third of the firms in our sample are classified as financially unconstrained, while twothirds are classified as financially constrained. The results based on ability ranking (Panel B) are qualitatively similar to those in Panel A.

5. Additional analysis

5.1. The effects of managerial ability on the marginal value of cash contingent on management entrenchment

A strong corporate governance mechanism can also effectively enhance the marginal value of cash. Prior literature shows that the value of cash can depend on the strength of corporate governance in a firm (Dittmar & Mahrt-Smith, 2007; Harford et al., 2008). For example, Dittmar and Mahrt-Smith (2007) show that the value of cash is positively associated with corporate governance and that good governance (as compared to poor governance) can double the value of cash. Together these findings suggest that the positive effect of managerial ability on the marginal value of cash can be enhanced when firms' corporate governance is stronger. Thus, we conduct additional analysis to see if the association between managerial ability and the marginal value of cash depends on the strength of corporate governance.

To test this issue, we employ three measures of management entrenchment: the entrenchment index created by Bebchuk, Cohen, and Ferrell (2009), the percentage of inside directors on a board, and the percentage of shares held by inside directors (inside director ownership) as proxies for firms' corporate governance strength. As the management is more (less) entrenched, the corporate governance is weaker (stronger); thus the marginal value of cash is lower (higher) and the impact of increasing managerial ability on the marginal value of cash is less (more) evident. We classify our sample firms into low- or highentrenchment firms based on the median of these three measures, and we estimate Model (1) with each sub-sample.

Table 5 reports the results. The magnitudes of the coefficient estimates for change in cash are consistently smaller for firms deemed to have more entrenchment problems than for those with fewer entrenchment issues. This suggests that the marginal value of cash is lower for firms that have weak corporate governance as evidenced by a high degree of entrenchment. Furthermore, for the low-entrenchment group, the coefficients on ΔCash∗ΔAbilityScore in all three entrenchment proxies are positive and significant at the 5% and 10% level, respectively. This evidence suggests that the positive impact of managerial ability on cash value is more evident for firms with low entrenchment than for those with high entrenchment. Collectively, our results suggest that stronger corporate governance is necessary to ensure that high-quality CEOs generate high marginal value out of cash. We observe similar results using managerial ranking as an alternative proxy for managerial ability (Panel B).

5.2. The association between managerial ability and the value of free cash flow

The free cash flow component of total cash flow can be problematic because it is subject to relatively more managerial discretion than the other components of cash flow. Thus the association between managerial ability and the marginal value of cash may vary depending on the level of free cash flows. In this section, we investigate the association between managerial ability and the marginal value of free cash flow. We predict stronger results on the effect of managerial ability on free cash flow, over which managers have more discretion. We separate cash flows that are free and under the control of the CEOs from those that are not and evaluate the impact of managerial ability on each of them. We define free cash flows as follows: free cash flows= cash flows from operating activities - capital expenditures - dividends. We then define non-free cash flows as cash - free cash flows. We augment the baseline model (i.e., Faulkender & Wang, 2006) by including these two components as well as their respective interaction terms with managerial ability measures as follows:

 In Model (2), if managerial ability has an incremental effect on the value of free cash flows, β5 is predicted to be positive. The results are tabulated in Table 6. As shown in Column (1), the interaction term, FreeCashFlows∗ΔAbilityScore, is positive and significant at the 1% level, indicating that managerial ability has an incremental effect in valuing the free cash flows. However, the coefficient on the interaction term between non-free cash flows and ability measures is insignificant. Together, these results suggest that managerial ability matters most in settings in which managerial discretion is highest. We find a similar result when using ability rankings in Column (2).

5.3. Other tests using the level of managerial ability measures

As discussed above, in order to mitigate the potential reverse causality problems and bias, we have used changes in managerial ability measures so far for all the tests. However, as a robustness check, we conduct the analyses using the levels of managerial ability measures in Table 7. As shown, the level of managerial ability scores (in Column 1) has a positive and significant effect on the marginal value of cash (p < 0.5), consistent with our main conjecture. The results using the level of managerial ability rankings (in Column 2) are consistent with those using the change measure of managerial ability.

Finally, Campello, Graham, and Harvey (2010) report that during a financial crisis, firms are more likely to use more cash to survive because the economy entails more risk. Thus, firms are likely to manage cash as efficiently as possible in the economic downturn because even profitable firms may go broke if they have limited cash liquidity and access to capital markets is costly. To see the impact of managerial ability on marginal cash value in a financial crisis, we partition our sample into financial crisis (2007–2009) and non-crisis periods and replicate our regression analyses. Untabulated results show no significant difference in the association of the marginal cash value with managerial ability between financial crisis and non-crisis periods.

 6. Conclusion

In this study, we investigate whether CEOs with higher ability generate higher value out of cash use. Cash is an important source of internal capital that is under the control of CEOs. The decision of how to deploy cash is at the discretion of management (Liu &Mauer, 2011). Thus, the value of cash differs depending on how CEOs use it, its availability, and the cost of external financing (e.g., Fazzari et al., 1988; Jensen, 1986; Myers& Majluf, 1984; Pinkowitz& Williamson, 2004). Moreover, managerial ability is positively associated with efficient investment decisions and firm performance (e.g., Baik et al., 2011; Banker et al., 2013; Carter et al., 2010; Chang et al., 2010; Goodman et al., 2013; Harris &Holmstrom, 1982; Jian& Lee, 2011; Rajgopal et al., 2006; Trueman, 1986). Thus, we argue that the marginal value of cash can vary across different levels of CEO managerial ability. In other words, the market will place a higher value on cash if the firm hires a high-ability CEO who manages the cash well.

Using the managerial ability measures developed by Demerjian et al. (2012), we find that CEO managerial ability significantly increases the marginal value of cash. We also find that the impact of managerial ability on the marginal value of cash is greater for firms that are especially financially constrained. In addition, our results show that the positive impact of managerial ability on the marginal cash value is more evident for firms with higher levels of free cash flows and less entrenched management. Overall, our study provides a fresh perspective by showing that the market reacts more favorably to a firm's cash holdings if the cash is managed by a more able CEO, and thus that shareholders consider the ability of a CEO when they evaluate cash.

 جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Investments: Analysis and Management, 12th Edition

by Charles P. Jones

Publisher: John Wiley & Sons

Published: December 2012

Chapter 16 Technical Analysis

You have probably heard people mention technical analysis. Which is an approach that is widely used in investments. Technical analysis is very popular and strongly advocated by a significant group of investors, who are frequently identified as technical analysts or chartists. While technical analysis is very popular among some investors, other investors contacted the approach lacks any merit. For examples, the following quote is attributed to renowned investor Ralph Seger, "one way to end up with $1 million is to start with $2 million and use technical analysis."

Given these two strongly opposing views regarding technical analysis, it is important that you learn the basic of the approach so that you can make an informed decision regarding its merits. Whether or not you decide to apply technical trading rules in the management of your own portfolio, it is important that you knowledgeable about the approach. Understanding alternative investment approaches, along with their pros and cons, is crucial to becoming a successful investor.   

After learning the basic of technical analysis and the various technical trading rules, I think that you will discover that most investors rely on technical analysis to at least a limited extent, whether they are will admit to it or not. For example, one of the most widely reported and discussed pieces of information for a stock is its price range, generally reported as the stock's 52 week high and low price. This bit of information is a very basic technical indicator that is universally surveyed, even by investors that are technical analysis cynics. Once you have learned about technical analysis, I think you will find that many technical tools and techniques have become integral parts of the investments practice and vocabulary. In addition, changes in the financial markets are helping to promote increased use of technical analysis among investors.

AFTER READING THIS CHAPTER YOU WILL BE ABLE TO:

Understand how technical analysis differs from fundamental analysis.

Critically evaluate most of the techniques used in technical analysis as well as the claims made for these techniques.

Decide what role, if any, technical analysis might play in your own investing program.

Introduction

Traditionally, stocks have been selected using two major approaches:

Fundamental analysis

Technical analysis

Technical analysis is quite different from the fundamental approach to security analysis discussed in the last three chapters. How different? Consider the following quotes from popular press articles on technical analysis:

Engage a technical analysis in a conversation about his art, and you soon feel like you're in the shadowy saloon from Star Wars, where freakish aliens lounge about speaking strange languages.

Spend some time with a technical analyst and you almost need a Technical-to-English translation guide. Conversations are full of references to support and resistance levels, Fibonacci retracements, double bottoms and moving averages.

Although the technical approach to common stock selection is the oldest approach (dating back to the late 1800s), it remains controversial. The techniques discussed in this chapter appear at first glance to have considerable merit, because they seem intuitive and plausible, but many of them have been severely challenged in the last three decades by evidence supporting the efficient market hypothesis (EMH) discussed in Chapter 12. Despite Burton Malkiel's (a well-known proponent of efficient markets) admission that “the market is not a perfect random walk,” the extensive evidence concerning the efficiency of the market has challenged the validity of technical analysis and the likelihood of its success.

Those learning about investments will in all likelihood be exposed to technical analysis, because numerous investors, investment advisory firms, and the popular press discuss it and use it. Furthermore, it may produce some insights into the psychological dimension of the market. In fact, technical analysis is interrelated with behavioral finance (discussed in Chapter 11), which in a field that is becoming increasingly popular in investments. In effect, technical indicators are being used to measure investor emotions.

Even if this approach is not effective, many investors act as if it is productive. Therefore, the prudent course of action is to study this topic, or indeed any other recommended approach to making investing decisions, and try to make an objective evaluation of its validity and usefulness. At the very least, an informed investor is in a better position to interpret analyst comments and judge their validity. Technical analysis can be applied to any type of security, but the most popular applications are to common stocks. Therefore, we restrict our discussion in this chapter to the stock markets.

What is Technical Analysis?

Martin J. Pring, in his book Technical Analysis, states: “The technical approach to investing is essentially a reflection of the idea that prices move in trends which are determined by the changing attitudes of investors toward a variety of economic, monetary, political and psychological forces. The art of technical analysis—for it is an art [emphasis added]—is to identify trend changes at an early stage and to maintain an investment posture until the weight of the evidence indicates that the trend is reversed.”

Technical analysis can be defined as the use of specific market-generated data for the analysis of both aggregate stock prices and individual stocks.

Technical analysis is sometimes called market or internal analysis, because it utilizes the record of the market itself to attempt to assess the demand for, and supply of, shares of a stock or the entire market. Thus, technical analysts believe that the market itself is its own best source of data—as they say, “let the market tell its own story.” The theory of technical analysis is that the price movement of a security captures the information about that security.

Economics teaches us that prices are determined by the interaction of demand and supply. Technicians do not disagree, but argue that it is extremely difficult to assess all the factors that influence demand and supply. Since not all investors are in agreement on price, the determining factor at any point in time is the net demand (or lack thereof) for a stock based on how many investors are optimistic or pessimistic. Furthermore, once the balance of investors becomes optimistic (pessimistic), this mood is likely to continue for the near term and can be detected by various technical indicators. As the chief market technician of one New York firm says, “All I care about is how people feel about those particular stocks as shown by their putting money in and taking their money out.”

Technical analysis is based on market data as opposed to fundamental data, such as earnings, sales, growth rates, or government regulations.

Market data primarily include the price and volume data for a stock or a market index. Many technical analysts believe that market data, as opposed to fundamental data, is more relevant for stock price. They argue that accounting data are subject to all types of limitations and ambiguities, an argument that was strengthened by the Enron debacle and other accounting flaps over the years.

Recall that in fundamental analysis the dividend discount model and the multiplier model produce an estimate of a stock's intrinsic value, which is then compared to the market price. Fundamentalists believe that their data, properly evaluated, can be used to estimate the intrinsic value of a stock. Technicians, on the other hand, believe that it is extremely difficult to estimate intrinsic value and virtually impossible to obtain and analyze good information consistently. In particular, they are dubious about the value to be derived from an analysis of published financial statements. Instead, they focus on market data as an indication of the forces of supply and demand for a stock or the market.

Technicians believe that the process by which prices adjust to new information is one of a gradual adjustment toward a new (equilibrium) price. As the stock adjusts from its old equilibrium level to its new level, the price tends to move in a trend. The central concern is not why the change is taking place, but rather the very fact that it is taking place. Technical analysts believe that stock prices show identifiable trends that can be exploited by investors. They seek to identify changes in the direction of a stock and take a position in the stock to take advantage of the trend.

The following points summarize technical analysis:

1. Technical analysis is based on market (internal) data for the aggregate market, an industry average, or stock. In contrast, fundamental analysis focuses on those factors that affect firm cash flows, which are external to the market itself.
2. The focus of technical analysis is identifying changes in the direction of stock prices which tend to move in trends as the stock price adjusts to a new equilibrium level. These trends can be analyzed, and changes in trends detected, by studying the action of price movements and trading volume across time.
3. Technicians attempt to assess the overall situation concerning stocks by analyzing technical indicators, such as breadth-of-market, market sentiment, momentum, and other indicators.
4. Technicians tend to emphasize "trading: stocks to take advantage of predicated price movements; in many cases, the trades involve taking short-term positions. The idea is to time the appropriate trade. In contrast, fundamental analysts generally emphasize making an advantageous "investment" decision that frequently long term in nature.

The bottom line for technical analysis: stock prices tend to move in trends/ such trends can be spotted by careful analysis and acted upon by buying and selling.

Investments Insight

Technicians believe that prices move in trends that are determined by changes in investor attitudes toward various factors, including psychological factors. They believe that investor emotions influence stock prices. Therefore, it is reasonable to think there is a connection between technical analysis and behavioral finance. As one senior portfolio manager put it, “Prices do not move only in a random walk but show trends than can be exploited. Behavioral finance does not tell you what to do to exploit these trends, but it can explain why certain strategies or tools may work.”

فصل 16 تحلیل فنی
شما احتمالا از افراد دیگر در مورد تجزیه و تحلیل فنی شنیده اید. رویکردی است که به طور گسترده در سرمایه گذاری ها استفاده می شود. تجزیه و تحلیل فنی بسیار محبوب است و به شدت توسط گروه های قابل توجهی از سرمایه گذاران شناخته شده به عنوان تحلیلگران فنی و یا چارتیست حمایت می شود. در حالی که تجزیه و تحلیل فنی در میان برخی از سرمایه گذاران بسیار محبوب است، سرمایه گذاران دیگر در مورد این رویکرد هیچ گونه امتیازی (شایستگی) نمی دیدند. برای نمونه، نقل قول زیر به سرمایه گذار مشهور رالف سجر نسبت داده می شود: «یک راه برای رسیدن به یک میلیون دلار، شروع با 2 میلیون دلار و استفاده از تحلیل فنی است».
با توجه به این دو دیدگاه شدیداً مخالف در مورد تجزیه و تحلیل فنی، مهم است که شما پایه رویکرد را یاد بگیرید به طوری که بتوانید تصمیم گیری آگاهانه ای در مورد شایستگی آن بدست آورید. این که آیا تصمیم به استفاده از قوانین تجاری فنی در مدیریت نمونه کارها خود دارید یا خیر، مهم است که شما در مورد این رویکرد آگاه باشید. درک روش های سرمایه گذاری جایگزین، همراه با مزایا و معایب آن، برای تبدیل شدن به یک سرمایه گذار موفق ضروری است.
پس از یادگیری اساسی تحلیل فنی و قوانین معاملاتی مختلف فنی، من فکر می کنم که شما متوجه خواهید شد که بیشتر سرمایه گذاران تا حدودی به تجزیه و تحلیل فنی می پردازند، چه اینکه آنها به آن اعتراف کنند یا خیر. به عنوان مثال، یکی از گسترده ترین اطلاعات گزارش شده و مورد بحث برای سهام، محدوده قیمت آن است که معمولا به عنوان قیمت 52 هفته ای سهام و قیمت پایین سهام شناخته می شود. این اطلاعات، یک شاخص فنی بسیار اساسی است که به طور کلی مورد بررسی قرار می گیرد، حتی توسط سرمایه گذارانی که به طور کامل تحلیل های فنی دارند. هنگامی که در مورد تجزیه و تحلیل فنی آموخته اید، من فکر می کنم شما متوجه خواهید شد که بسیاری از ابزارها و تکنیک های فنی بخش جدایی ناپذیر از واژگان و تمرین سرمایه گذاری می باشند. علاوه بر این، تغییرات در بازارهای مالی به افزایش استفاده از تحلیل فنی بین سرمایه گذاران کمک می کند. 
بعد از خواندن این فصل شما می توانید:
نحوه تجزیه و تحلیل فنی را از تجزیه و تحلیل اساسی درک کنید.
بسیاری از تکنیک های مورد استفاده در تجزیه و تحلیل فنی و نیز ادعاهای ساخته شده برای این تکنیک ها را به طور انتقادی، ارزیابی کنید.
تصمیم بگیرید که چه نقشی در تجزیه و تحلیل فنی برنامه سرمایه گذاری خود داشته باشید.
مقدمه
به طور سنتی، سهام با استفاده از دو روش اصلی انتخاب می شود:
تجزیه و تحلیل پایه ای (اساسی)
تجزیه و تحلیل فنی
تجزیه و تحلیل فنی کاملاً متفاوت از رویکرد اساسی به تحلیل امنیتی در سه فصل گذشته است. چطور تفاوتی دارد؟ نقل قول های زیر از مقالات مطبوعات محبوب و مشهور در تجزیه و تحلیل فنی را در نظر بگیرید:
در یک گفتگو درباره هنر خود یک تحلیل تکنیکی را انجام می دهید و به زودی احساس خواهید کرد که در تالار سایه ای از جنگ ستارگان هستید، در حالی که بیگانگان عجیب و غریب در مورد زبان های عجیب و غریب صحبت می کنند. وقتی زمانی را با یک تحلیلگر فنی می گذرانید تقریباً به یک راهنمای ترجمه فنی به انگلیسی نیاز دارید. مکالمات پر از مراجع با سطوح حمایتی و مقاومتی، سطوح پایین فیبوناچی، دوبلین و میانگین های متحرک است.
اگر چه رویکرد تکنیکی به انتخاب سهام، قدیمیترین روش بحث برانگیز است (که از اواخر دهه 1800 میلادی آغاز شد). تکنیک های مورد بحث در این فصل در نگاه اول به نظر می رسد که شایستگی قابل توجهی اشته باشند، زیرا آنها بصری و قابل اعتماد هستند، اما بسیاری از آنها در سه دهه گذشته شواهد فرضیه بازار کارآمد (EMH) مورد بحث در فصل 12 را به چالش کشیده اند. با وجود اینکه بورون ملکی (طرفدار مشهور بازار کارآمد) اعلام کرده است که «بازار یک تفرجگاه تصادفی نیست»، شواهد گسترده ای در مورد کارایی بازار، اعتبار تحلیل فنی و احتمال موفقیت آن را به چالش کشیده است.
کسانی که درباره سرمایه گذاری یاد می گیرند، احتمالا در معرض تحلیل فنی قرار می گیرند، زیرا سرمایه گذاران متعدد، شرکت های مشاوره سرمایه گذاری و مطبوعات محبوب آن را مورد بحث و بررسی قرار می دهند. علاوه بر این، ممکن است برخی از بینش ها را در مورد ابعاد روانی بازار ایجاد کند. در حقیقت، تحلیل فنی با مالیات رفتاری مرتبط است (بحث شده در فصل 11)، و در حوزه ای است که در سرمایه گذاری ها به طور فزاینده ای محبوب می شود. در واقع، شاخص های فنی برای اندازه گیری احساسات سرمایه گذاران مورد استفاده قرار می گیرند.
حتی اگر این رویکرد موثر نباشد، سرمایه گذاران بسیاری مانند آن عمل می کنند. بنابراین، اقدام عملی محتاطانه به مطالعه این موضوع یا در واقع هر گونه رویکرد توصیه شده برای تصمیم گیری در مورد سرمایه گذاری سعی می کند به ارزیابی عینی اعتبار و سودمندی آن بپردازید. حداقل، یک سرمایه گذار آگاه در موقعیت بهتر برای تفسیر نظرات تحلیلگر و قضاوت در مورد اعتبار آنها است. تجزیه و تحلیل فنی می تواند به هر نوع امنیتی اعمال شود، اما محبوب ترین برنامه ها مربوط به سهام های معمولی است. بنابراین، بحث ما در این فصل به بازارهای سهام محدود می شود.
تجزیه و تحلیل فنی چیست؟
مارتین جی پرینگ در کتاب تجزیه و تحلیل فنی خود می گوید: «رویکرد تکنیکی به سرمایه گذاری، اساساً بازتاب ایده ای است که قیمت ها در این روندها توسط تغییر نگرش سرمایه گذاران نسبت به انواع مختلف اقتصادی، پولی، سیاسی و نیروهای روانی تعیین می شوند. هنر تجزیه و تحلیل فنی - برای این به هنر تأکید شده است - برای شناسایی تغییرات روند در مراحل اولیه و حفظ موقعیت سرمایه گذاری است و تا زمانی که وزن شواهد نشان دهد روند متوقف می شود». 
تجزیه و تحلیل فنی می تواند به عنوان کاربرد داده های خاص تولید شده بازار برای تجزیه و تحلیل هر دو قیمت کل سهام و سهام فردی تعریف شود.
تجزیه و تحلیل فنی گاهی اوقات به عنوان تجزیه و تحلیل بازار یا تجزیه و تحلیل داخلی شناخته می شود، زیرا سابقه خود بازار برای تلاش به ارزیابی تقاضا و عرضه سهام یا کل بازار استفاده می شود. به این ترتیب، تحلیل گران فنی معتقدند که خود بازار بهترین منبع داده های خود است - همانطور که می گویند، «اجازه دهید بازار داستان خود را بگوید». نظریه تحلیل فنی این است که حرکت قیمت، امنیت اطلاعات مربوط به آن امنیت را از بین می برد.
اقتصاد به ما می آموزد که قیمت ها با تعامل تقاضا و عرضه تعیین می شود. تکنسین ها اختلاف نظر ندارند، اما استدلال می کنند که ارزیابی همه عواملی که بر تقاضا و عرضه تأثیر می گذارد بسیار دشوار است. از آنجا که همه سرمایه گذاران در مورد قیمت ها توافق ندارند، عامل تعیین کننده در هر نقطه ای از زمان، تقاضای خالص (یا فقدان آن) برای یک سهام است که بر اساس تعداد سرمایه گذاران خوش بین یا بدبین است. علاوه بر این، هنگامیکه سرمایه گذاران خوش بین (بدبین) متعادل می شوند، این حالت احتمالاً برای مدت کوتاهی ادامه می یابد و می تواند توسط شاخص های فنی مختلف شناسایی شود. به عنوان تکنسین اصلی بازار یکی از شرکت های نیویورک می گوید: «همه چیزی که من می گویم این است که مردم در مورد این سهام خاص به عنوان نشانه عرضه و تقاضای پول خود چه احساسی دارند». 
تجزیه و تحلیل فنی براساس داده های بازار در مقایسه با داده های اساسی مانند درآمد، فروش، نرخ رشد، یا مقررات دولتی است.
اطلاعات بازار عمدتاً شامل اطلاعات قیمت و حجم یک سهام یا یک شاخص بازار است. بسیاری از تحلیل گران فنی معتقدند که داده های بازار در مقابل داده های اساسی، برای قیمت گذاری سهام بیشتر مناسب است. آنها استدلال می کنند که داده های حسابداری در معرض انواع محدودیت ها و ابهامات هستند، بحث هایی که در طول سال ها توسط انرون و سایر حسابداران تقویت شده است.
به یاد بیاورید که در تجزیه و تحلیل اساسی مدل تخفیف سود سهام و مدل چندتایی، ارزش ذاتی سهام را برآورده کرده و سپس با قیمت بازار مقایسه می کند. بنیادگرایان معتقدند که داده های خود را به درستی ارزیابی می کنند تا بتوانند ارزش ذاتی سهام را تخمین بزنند. از سوی دیگر، تکنسین ها معتقدند که ارزش گذاری ذاتی بسیار ارزشمند است و تقریبا غیرممکن است که اطلاعات خوبی را به دست آورده و تجزیه و تحلیل کند. به طور خاص، آنها در مورد ارزش باید از تجزیه و تحلیل صورت های مالی منتشر شده استفاده کنند. در عوض، آنها بر روی داده های بازار تمرکز می کنند که نشان دهنده نیروی عرضه و تقاضا برای یک سهام یا بازار است.
تکنسین ها بر این باورند که روند قیمت ها با اطلاعات جدید سازگار می باشد، و یکی از تنظیمات تدریجی قیمت جدید (تعادلی) است. همانطور که سهام از سطح تعادلی قدیمی خود به سطح جدید خود تنظیم می رود، قیمت گرایش به تغییر روند دارد. نگرانی اصلی این نیست که چرا تغییر در حال وقوع است، بلکه واقعیتی است که در حال وقوع است. تحلیل گران فنی معتقدند که قیمت سهام نشانگر روند قابل شناسایی است که توسط سرمایه گذاران مورد سوء استفاده قرار می گیرد. آنها به دنبال یافتن تغییرات در جهت یک سهام هستند و موقعیت را در سهام برای استفاده از روند می گیرند.
نکات زیر خلاصه شده تحلیل فنی است:
1. تجزیه و تحلیل فنی بر اساس داده های بازار (داخلی) برای بازار کل، میانگین صنعت یا سهام است. در مقابل، تحلیل اساسی بر روی عواملی تأثیر می گذارد که جریان های نقدی شرکت را تحت تاثیر قرار می دهند که خارج از خود بازار است.
2. تمرکز تحلیل تکنیکی، شناسایی تغییرات در جهت قیمت سهام است که تمایل به حرکت در روند را به عنوان قیمت سهام به یک سطح تعادل جدید تنظیم می کند. این روند را می توان با مطالعه فعالیت های حرکات قیمت و حجم معاملات در طول زمان تحلیل کرد و تغییرات در روند ها را تشخیص داد.
3. تکنسین ها با تحلیل تکنیک های شاخص مانند گستردگی بازار، احساسات بازار، حرکت و شاخص های دیگر، تلاش می کنند تا وضعیت کلی موجود در مورد سهام را ارزیابی کنند.
4. تکنسین ها تمایل به تأکید بر تجارت دارند: سهام را با استفاده از حرکات قیمت پیش بینی کرده؛ در بسیاری از موارد، معاملات شامل در نظر گرفتن موقعیت های کوتاه مدت است. ایده این برای زمان تجاری مناسب است. در مقابل، تحلیلگران اساسی به طور کلی بر ایجاد مزایای تصمیم «سرمایه گذاری» با ماهیت بلندمدت تأکید دارند.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

A COMPARATIVE STUDY ON MICROAGGREGATION TECHNIQUES FOR MICRODATA PROTECTION

Abstract
Microaggregation is an efficient Statistical Disclosure Control (SDC) perturbative technique for microdataprotection. It is a unified approach and naturally satisfies k-Anonymity without generalization orsuppression of data. Various microaggregation techniques: fixed-size and data-oriented for univariate andmultivariate data exists in the literature. These methods have been evaluated using the standard measures:Disclosure Risk (DR) and Information Loss (IL). Every time a new microaggregation technique wasproposed, a better trade-off between risk of disclosing data and data utility was achieved. Though thereexists an optimal univariate microaggregation method but unfortunately an optimal multivariatemicroaggregation method is an NP hard problem. Consequently, several heuristics have been proposed butno such method outperforms the other in all the possible criteria. In this paper we have performed a studyof the various microaggregation techniques so that we get a detailed insight on how to design an efficientmicroaggregation method which satisfies all the criteria. 

KEYWORDS

Statiscal Disclosure Control, Information Loss, Disclosure Risk, microdata, anonymity, microaggregation

مطالعه تطبیقی در مورد تکنیک های ریزتجمعی برای حفاظت از میکرو داده¬ها

چکیده
روش ریزتجمعی یک تکنیک اختلالی کنترل افشای آماری (SDC) کارآمد برای حفاظت از میکرو داده است. این یک رویکرد یکپارچه و به طور طبیعی برای عدم آشکارسازی بدون تعمیم یا سرکوب داده¬ها است. تکنیک های مختلف روش ریزتجمعی عبارتند از: روش اندازه ثابت و داده گرا برای داده¬های تک متغیره و چند متغیره موجود در ادبیات تحقیق. این روش¬ها با استفاده از معیارهای استاندارد از قبیل: ریسک پذیری (DR) و از دست رفتن اطلاعات (IL) ارزیابی شده است. هر بار که یک روش ریزتجمعی جدید پیشنهاد می¬شود، یک معاوضه خوب بین ریسک افشای داده و کاربرد داده بوجود می¬آید. هر چند یک روش ریزتجمعی تک متغیره بهینه وجود دارد اما متاسفانه یافتن یک روش ریزتجمعی چند متغیره بهینه یک مشکل سخت NP است. در نتیجه، چند فن آوری هوشمند ارائه شده است اما هیچ روش دیگر بهتری در تمام معیارهای ممکن وجود ندارد. در این مقاله ما مطالعه¬ای از تکنیک¬های مختلف روش ریزتجمعی را انجام داده¬ایم، به طوری¬که ما بینشی دقیق در مورد چگونگی طراحی یک روش کارآمد ریزتجمعی برای برآورد تمام معیارها بدست آوردیم.

کلیدواژه¬ها: کنترل افشای آماری، از دست دادن اطلاعات، ریسک پذیری، میکرو داده، عدم آشکارسازی، روش ریزتجمعی.

1. مقدمه
با ظهور تکنیک¬های مختلف داده کاوی، فرآیند کشف دانش از طریق پایگاه¬های داده بزرگ و یا مجموعه¬های داده، بطور قابل توجهی بهبود یافته است. دانش کشف شده که قبلاً ناشناخته بود، فرآیندهای تصمیم¬گیری در مناطق مختلف بازاریابی و مدیریت زنجیره عرضه، مراقبت¬های پزشکی و سلامت، تصمیم¬گیری سیاست¬ها و استراتژی¬های برنامه¬ریزی و غیره تسهیل کرده است. اجازه دهید برخی از سناریوهایی را که در آن تکنیک¬های داده کاوی نقش مهم در تجزیه و تحلیل داده¬ها و کشف دانش دارند بررسی نماییم. اگر دولت تصمیم بر اجرای طرح¬های مختلف رفاه اجتماعی برای مردم آن کشور بگیرد، و سپس مطالعه دقیق بافت جمعیتی منطقه، جمعیت و غیره مورد نیاز باشد. برای یک شرکت راه اندازی هر محصول جدید در بازار، اولین نیاز مطالعه بازار مانند روند مصرف، عادات خرید مردم و غیره می¬باشد. برای چنین تجزیه و تحلیل تحقیق و برنامه ریزی، تعداد زیادی از پایگاه¬های داده به اشتراک گذاشته و منتشر شده است، که به نوبه خود ریسک نقض حریم خصوصی افراد مرتبط با پایگاه داده را افزایش می¬دهد. یک روش کارآمد برای تجزیه و تحلیل مؤثر داده¬ها بدون آسیب رساندن به احساسات افراد مورد نیاز می¬باشد. این مشاهده شده است که شناسایی ساده مورد توجه برای از بین بردن صفات شناسایی پایگاه داده برای محافظت از حریم خصوصی افراد موثر نیست. یکی از بهترین راه¬ها برای محافظت از حریم خصوصی افراد، تغییر داده قبل از انتشار آن می¬باشد. اما چالش اینجا است که در چنین روشی داده¬ها چگونه تغییر داده شوند به طوری¬که کاربرد داده بالاتر از حد آستانه خاص حتی پس از اصلاح آن نهفته است. این چالش، کشمش «dêtre» برای کنترل افشای آماری است که در [1] بیان شده است. کنترل افشای آماری (SDC) تلاش برای ایجاد توازن بین حقوق افراد به عنوان حریم خصوصی و حق جامعه برای درک داده¬های مورد تجزیه و تحلیل می¬باشد. تعریف حریم خصوصی به طور رسمی در [2] به عنوان "حق یک نهاد برای اطمینان از افشای غیر مجاز اطلاعات حساس موجود در یک مخزن الکترونیکی و یا به عنوان تجمعی از اطلاعات پیچیده داده¬های ذخیره شده در یک مخزن الکترونیکی" عنوان شده است.
به طور سنتی، روش¬های SDC برای محافظت از حریم خصوصی پاسخ دهندگان توسط تضمین درجاتی از اصلاح داده¬ها ابداع شده¬اند. روش تجمعی یک تکنیک اختلالی کنترل افشای آماری کارآمد برای حفاظت از میکروداده¬ها و به عنوان مثال حفاظت از اطلاعات فردی است. بر خلاف روش عدم آشکارسازی، روش ریزتجمعی داده¬ها را بدون سرکوب و یا تعمیم آنها تغییر می¬دهد. این برای اولین بار در سال 1995 توسط دیفایس و انور به عنوان یک مشکل خوشه خاص که در آن یک مجموعه داده به گروه¬های کوچک همگن تقسیم می¬شد، ارائه شده است. هر گروه شامل حداقل k سابقه و بجای انتشار مقادیر میکروداده اولیه بود، میانگین گروهی که آنها متعلق به آن بودند در جای خود قبل از انتشار آنها گزارش شده است. بنابراین، می¬توان گفت که روش ریزتجمعی به طور طبیعی عدم آشکارسازی را برآورد می¬کند. اما روش ریزتجمعی در مورد خوشه بندی ساده و یا پارتیشن بندی یک مجموعه داده به گروه¬های همگن که در آن هر گروه متشکل از حداقل سوابق k است، نمی¬باشد. آن برای سوابق گروه در هر روشی که ریسک افشای اطلاعات در سطح حداقل نگه داشته شود در حالی که کاربرد داده زیاد باشد بسیار مهم است. به عبارت دیگر می توان گفت که یک معاوضه بهتر بین ریسک ناشی از افشای اطلاعات حساس و از دست دادن اطلاعات اتفاق افتاده با توجه به تغییر داده¬ها مورد نیاز است. روش ریزتجمعی توسط دیفایس و نانوپولوس [3] در اصل برای داده¬های مستمر تعریف شده بود و همچنین در آثار دیگران می توان در [4، 5] مشاهده نمود. سپس آن برای داده¬های طبقه بندی شده [7] و بعد برای داده-های ناهمگن [6] تعمیم یافت. روش ریزتجمعی بهینه پارتیشن بندی یک مجموعه داده به گروه¬های بیش از اندازه بزرگ بین k و 2k-1 می¬باشد. کاربران پارامتر k را تصمیم گیری برای درجه ای از اختلال، مقدار بزرگ k برای حریم خصوصی داده¬های بالاتر از اطمینان تعریف کرده¬اند اما این داده¬ها ممکن است برای تجزیه و تحلیل آماری به عنوان از دست دادن اطلاعات ممکن بالاتر مفید نباشد. به طور معمول، مقدار k به عنوان 3، 4، 5 یا 10 در هر روش ریزتجمعی در نظر گرفته شده است.
ادامه مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است. بخش 2 مفاهیم روش ریزتجمعی و حفاظت از میکرو داده¬ها را توضیح می¬دهد. بخش 3 رویکردهای مختلف و روش ریزتجمعی و آثار مربوط به آن را مرور می¬کند. بخش 4 مقایسه¬های مختلف اندازه ثابت و روش ریزتجمعی داده¬گرا را مبتنی بر پیچیدگی و مقایسه آنها در مجموعه داده واقعی با توجه به معیار از دست رفتن اطلاعات (IL) لیست کرده است. در نهایت، در بخش 5 نتیجه¬گیری با جهت به مسیر تحقیقات آینده ممکن ترسیم شده است.
2. روش ریزتجمعی و حفاظت از میکروداده¬ها
1.2. مفهوم میکروداده
میکروداده اطلاعاتی در مورد مخاطب منحصر به فرد برای مثال اطلاعات شرکت، اطلاعات مربوط به یک فرد و غیره است. آن را به عنوان یک فایل شامل n سابقه فردی با m ویژگی مشاهده شده است. ویژگی¬های میکرو داده را می¬توان به دسته¬های زیر طبقه بندی نمود:
شناسه؛ این ویژگی¬ها می توانند برای شناسایی سوابق فردی منحصر به فرد، برای مثال ID کارمند، کد بیمار و غیره مورد استفاده قرار گیرد.
شبه شناسه؛ این ویژگی¬ها می توانند برای شناسایی سوابق فردی، اما نه منحصر به فرد، به عنوان سوابق شناسایی شده ممکن مبهم، برای مثال شخص، نام و غیره مورد استفاده قرار گیرد.
ویژگی¬های محرمانه؛ این ویژگی شامل برخی از اطلاعات شخص پاسخ دهنده است که در طبیعت به حدی حساس است. برای مثال گزارش تشخیص بیمار، اجتماع فردی و غیره.
ویژگی غیرمحرمانگی؛ ویژگی¬هایی که در هر یک از این دسته¬هایی که در بالا ذکر شد، قرار نگیرند متعلق به این دسته¬اند. برای مثال سرگرمی فرد، مهارت¬های زبان و غیره. این نوع از صفات را نمی¬توان به عنوان آنهایی که می¬تواند بخشی از شبه شناسه باشد در نظر گرفت.
فایل¬های میکرو داده در میان کاربران و تحلیلگران برای تجزیه و تحلیل تحقیقات مختلف به اشتراک گذاشته شده که ریسک افشای برخی از اطلاعات حساس در مورد افراد و اطلاعات را افزایش می¬دهد. تکنیک¬های مختلف در دسترسی برای حفاظت از میکرو داده¬ها برای شناسایی فردی وجود دارد. می¬توان آن را یا با پوشش داده و یا اصلاح داده¬ها و یا با تولید داده¬های مصنوعی انجام داد [12]. در هر دو روش، هدف اصلی، دریافت مجموعه ای جدید از میکرو داده V' از همتای اصلی آن V می باشد. صرف نظر از تکنیک¬های به کار گرفته شده برای به دست آوردنV'، آن باید برای هدف اصلی از کم کردن ریسک نگهداری افشای اطلاعات با محتوای اطلاعات آماری بالا به کار گرفته شود. این تکنیک پوشش داده¬ها می¬تواند به طور گسترده¬ای برای دو دسته طبقه بندی نشان داده شده در [9، 10] به کار رود:
روش اختلالی؛ در این روش داده قبل از انتشار آن تحریف شده است. انتقال رتبه [14]، نمونه¬گیری مجدد [16]، روش ریزتجمعی [4]، صدای فزاینده [15] و غیره برخی از تکنیک¬های زیرمجموعه این دسته هستند.
روش غیر اختلالی؛ در این روش داده در مورد استفاده از روش اختلالی تحریف نشده است، اما می¬تواند تعمیم و یا قبل از انتشار آن سرکوب شده باشد. برخی از تکنیک¬هایی که در این دسته بندی قرار می¬گیرند عبارتند از؛ سوابق جهانی و یا تعمیم [10]، سرکوب محلی [11]، کدگذاری بالا و پایین [13] و غیره.
این روش پوشش داده برای اثربخشی بیشتر ترکیب داده از نظر کاربرد داده و ریسک افشای اطلاعات دریافت شده است. همانطور که در [8] مشاهده شد با توجه به بیش اتصالات داده¬های اصلی، داده مصنوعی دارای گرایش شناختی مجدد می¬باشند.
جداول 1 و 2 روش¬های مختلف اختلالی و غیراختلالی و انواع داده¬هایی را که در آن روش¬های مربوطه می¬تواند استفاده شود را نشان می¬دهد.
روش¬های مختلف ممکن است برای حفظ حریم خصوصی داده¬ها استفاده شود. در یک مقاله مروری [2] الایزا برتینو و همکاران نشان دادند که حریم خصوصی حفظ الگوریتم داده کاوی می¬تواند بر اساس مجموعه معیارهای زیر ارزیابی شود:
سطح حریم خصوصی؛ آن تعیین می¬کند که چقدر نزدیک بودن به اطلاعات حساس در مجموعه داده¬ها را می¬توان پس از هر تکنیک حریم خصوصی حفظ شده برای کاربرد آن شناسایی نمود.
کیفیت داده¬ها؛ این نشان می¬دهد که آیا تجزیه و تحلیل در مجموعه داده¬ها با استفاده از روش اختلالی یا غیر اختلالی به دست آمده، شبیه به داده¬های اصلی می¬باشد.
پنهان کردن شکست؛ این روش شکست تکنیک حفظ حریم خصوصی برای مخفی کردن بخشی از اطلاعات حساس مجموعه داده¬ها را نشان می¬دهد.
پیچیدگی؛ این معیار عملکرد روش حفظ حریم خصوصی را از نظر زمان محاسباتی و منابع مصرف شده نشان می دهد.
2.2. روش¬های ریزتجمعی
روش ریزتجمعی یک روش کنترل افشای آماری (SDC) است که از نظر ماهیت اختلالی است. این یک روش کارآمد برای حفاظت از میکرو داده¬ها است و برای اولین بار توسط دیفایس و انور [4] در سال 1995 ارائه شده است. این روش در اصل برای داده¬های پیوسته توسط دیفایس و نانوپولوس [3] تعریف شده است و همچنین می¬توان در آثار دیگران در [4 ، 5] مشاهده نمود که پس از آن برای داده¬های طبقه بندی شده [7] و بعد از آن برای داده¬های ناهمگن [6] تعمیم یافته است. روش ریزتجمعی عمدتاً در دو مرحله زیر است؛ اول در پارتیشن بندی مجموعه داده¬ها به گروه¬های همگن، که در آن هر گروه متشکل از حداقل k سابقه می¬باشد و سپس هر سابقه از گروه با مقدار متوسط گروه مربوطه جایگزین می¬شود (که در آن k یک پارامتر تعریف شده کاربر است). هیچ محدودیتی در تعداد گروه¬هایی که می¬تواند تشکیل شود وجود ندارد اما اندازه گروه باید بین k و2k-1 باشد. روش ریزتجمعی به طور خودکار عدم آشکارسازی [17] را بدون تعمیم یا سرکوب داده برآورد می¬کند. در روش عدم آشکارسازی، هر رکورد از حداقل (k-1) سوابق دیگر غیر قابل تشخیص است. معمولاً اندازه¬گیری فاصله برای تعیین شباهت سوابق استفاده می¬شود که در روش ریزتجمعی، فاصله اقلیدسی نامیده می¬شود. برای اینکه مشخص¬تر شود اجازه دهید ما یک مجموعه R از میکرو داده¬ها را با متغیرهای d بعدی بر روی n فرد در نظر بگیریم. حال، زمانی که روش ریزتجمعی در مجموعه¬ای از میکرو داده¬ها به کار ¬رود پس از آن گروه¬های m با حداقل سوابق k در هر گروه تشکیل می¬شود. پارتیشن بندی بهینه از مجموعه¬ میکرو داده¬ها در گروه مجموع مربعات (SSW) (1) و یا معادل آن به صورت جمع بین گروهی مربعات (SSB) (2) اندازه گیری شده است. ارزش SSW باید حداقل باشد، درحالی¬که ارزش SSB باید تا آنجایی که ممکن است بالا باشد.

که در آن؛
میانگین بردار داده بیش از گروه i ام. : x ̅_i
سابقه j ام در گروه i ام. : x_ij
کل میانگین از مجموعه داده¬ها. : x ̅
k_if سوابق در گروه i ام. : k_i
کل مجموع مربعات محاسبه شده است، به عنوان:

از دست دادن اطلاعات (IL) موجب ایجاد روش ریزتجمعی اندازه گیری شده می¬شود، به عنوان:

با توجه به ابعاد داده¬ها در مجموعه¬ای از میکرو داده¬ها، روش ریزتجمعی را می¬توان به دو دسته تقسیم نمود:
روش ریزتجمعی یک متغیره؛ این روش برای هر متغیر از مجموعه میکرو داده¬ها به نحو مستقل استفاده شده است. زمانی¬که تنها یک متغیر درگیر باشد، مشکل آسان¬تر می¬شود، به طوری¬که در آن حالت ایده رتبه بندی منحصر به فرد می¬تواند همانطور که در [5] دیده شده، استفاده شود. علاوه بر این، در [18] ما می توانیم مشاهده کنیم که یک الگوریتم چندجمله¬ای بهینه برای روش ریزتجمعی تک متغیره وجود دارد.
روش ریزتجمعی چندمتغیره؛ در این روش، فرآیند گروه¬بندی برای مجموعه¬ای از متغیرهای مجموعه¬ میکرو داده¬ استفاده می¬شود. در این مورد، زمانی که همه متغیرها با هم تجمع یافته¬اند، روش عدم آشکارسازی به طور خودکار در نتیجه کاهش ریسک افشای اطلاعات می¬باشد. بنابراین، می¬توان در به حداکثر رساندن کاربرد داده تمرکز کرد. یک روش ریزتجمعی چند متغیره بهینه در زمان چند جمله¬ای یک مشکل سخت NP است که در [19] بیان شده است. در نتیجه، چند فن آوری هوشمند تحت این دسته ارائه شده است.
صرف نظر از ابعاد داده¬های مجموعه میکرو داده¬، روش ریزتجمعی می¬تواند به صورت اندازه ثابت و یا داده¬گرا (اندازه های مختلف) باشد. روش اندازه ثابت پارتیشن بندی یک مجموعه میکرو داده¬ به گروه¬هایی از اندازه k می¬باشد که در آن هر گروه شامل k سابقه است به جز یکی که ممکن است حاوی بیش از k سابقه باشد و آن زمانی است که تعدادی از سوابق در مجموعه¬ میکرو داده مضربی از k باشد، درحالی¬که روش ریزتجمعی داده¬گرا گروه¬هایی از اندازه متغیر تولید می¬کند، و اندازه گروه بین k و 2k-1 است. هر چند روش ریزتجمعی اندازه ثابت در پارتیشن بندی مجموعه داده با کاهش فضای جستجو، زمان محاسبه کمتری دارد اما روش اندازه متغیر در گروه بندی سوابق انعطاف پذیرتر است به طوری¬که آن می¬تواند در توزیع داده¬های مختلف، در نتیجه افزایش همگنی گروه و تحمیل از دست رفتن اطلاعات کمتر، انطابق پذیر باشد.
3. رویکردهای مختلف به روش ریزتجمعی
روش¬های ریزتجمعی تک متغیره مختلفی ارائه شده است و حتی یک روش ریزتجمعی بهینه تک متغیره [18] در ادبیات تحقیق وجود دارد، اما یافتن یک روش ریزتجمعی بهینه چند متغیره یک مشکل سخت NP است، همانطور که در [19] بیان شده است.
در نتیجه چندین روش ریزتجمعی اکتشافی در ادبیات تحقیق مطرح شده است. در این بخش ما به بررسی اجمالی رویکرد¬های مختلف روش ریزتجمعی موجود در ادبیات تحقیق می¬پردازیم.
1.3. روش ریزتجمعی مبتنی بر الگوریتم ژنتیک
الگوریتم ریزتجمعی مبتنی بر الگوریتم - ژنتیک (G-A) در [27] ارائه شده است. الگوریتم ژنتیک روشی برای حرکت از یک جمعیت کروموزوم به یک جمعیت جدید با استفاده از یک نوع انتخاب طبیعی همراه با اپراتورهای ژنتیک الهام گرفته از تقاطع، جهش، و وارونگی است.
در [27] یک الگوریتم ژنتیک اصلاح شده برای رسیدگی به مسائل ریزتجمعی وجود دارد که در آن ازN آرایه کدگذاری استفاده شده است. در این روش، هر کروموزوم برای داشتن یک عدد ثابت ژن برابر تعدادی از سوابق در مجموعه داده¬ها در نظر گرفته شده است. در نتیجه، ارزش ژن i ام در یک کروموزوم، پارتیشن گروه K از سابقه i ام مجموعه داده¬های متعلق به آن را تعریف می¬کند. هر چند مجموع مربعات خطاها (SSE) (5) از G-A که همگنی درون گروهی را نشان می¬دهد بهتر از MDAV است اما کاهش بهره¬وری در مورد مجموعه داده¬های بزرگ وجود دارد. بنابراین، یک روش ترکیبی نیز در [27] ارائه شده است، که مزیت هر دو روش MDAV و الگوریتم ژنتیک کلاسیک را دارد و بهترین نتیجه را با شرایط SSE در مواجهه با مجموعه داده-های چند متغیره بزرگ ارائه کرده است. SSE به شرح زیر محاسبه شده است:

که در آن؛
C کل تعداد خوشه¬ها یا گروه¬ها است.
C_i خوشه i ام و x ̅_i مرکز C_i است.
روش ترکیبی می¬تواند به شرح زیر خلاصه شود:
1. یک مقدار کوچک از k گرفته می¬شود (به عنوان مثال K = 3).
2. اجازه دهید K بزرگتر از k و بخش¬پذیر بر k، و به اندازه کافی کوچک برای تناسب الگوریتم ژنتیک اصلاح شده باشد (به عنوان مثال K = 21).
3. از هر روش اکتشافی اندازه ثابت (به عنوان مثال MDAV) برای ایجاد K پارتیشن از مجموعه داده¬ها استفاده نمایید.
4. با توجه به ورودی سوابق، و بردار متوسط به دست آمده در مرحله قبل، روش اکتشافی اندازه ثابت برای ایجاد گروه بزرگ (به عنوان مثال مجموعه بردارهای متوسط) با اندازه K / k استفاده شده است.
5. برای هر داده گروه بزرگ، بردارهای متوسط توسط k سابقه اصلی برای به دست آوردن K پارتیشن جایگزین شده¬اند.
در نهایت، روش G-A برای هر گروه بزرگ در K پارتیشن به منظور تولید k پارتیشن بهینه یا نزدیک بهینه گروه بزرگ اعمال می¬شود. ترکیب k پارتیشن از همه گروه¬های بزرگ موجب تولید k پارتیشن برای کل مجموعه داده¬ها است.
2.3. میکروداده ترکیبی با استفاده از روش ریزتجمعی
روش جدیدی به نام میکرو ترکیبی در [28] ارائه شده است، و نشان داده که داده¬های ترکیبی را می¬توان با استفاده از روش ریزتجمعی با هر تولید کننده داده¬های ترکیبی به دست آورد. در اینجا، روشی طراحی شده که داده¬های ترکیبی بدون پیروی از روش مرسوم ترکیب داده¬های اصلی و ترکیبی برای ایجاد داده¬های ترکیبی تولید می¬شود. اجازه دهید V مجموعه داده اصلی شامل n سابقه باشد. در حال حاضر، با استفاده از روش [28] مجموعه داده ترکیبی V' با k∈[1,n] تولید شده است. داده ترکیبی V' تولید شده از میانگین و کوواریانس داده اصلی مجموعه V حفاظت می¬کند. این روش، دو الگوریتم نامیده می¬شود:
یک تولید کننده داده¬ ترکیبی که مجموعه¬ای از داده¬های ترکیبی را ایجاد می¬کند.
یک روش ریزتجمعی اکتشافی، که پارتیشن بندی یک مجموعه داده به گروه¬های با اندازه بین k و 2k-1 را ایجاد می¬کند.
روش میکرو ترکیبی را می توان به شرح زیر خلاصه نمود:
1. پارتیشن بندی مجموعه داده V به خوشه¬های حاوی k و (2K-1) سوابق.
2. کاربرد یک الگوریتم تولید کننده داده¬های ترکیبی برای به دست آوردن یک نسخه ترکیبی از هر خوشه.
3. جاگذاری سوابق اصلی در هر خوشه توسط سوابق خوشه ترکیبی مربوطه.
در مرحله 3، از روش متعارف روش ریزتجمعی پیروی نشده به طوری¬که در آن سوابق با مقدار متوسط خوشه متعلق به آن جایگزین شده است. روش میکرو ترکیبی یک روش ساده برای حفظ حریم خصوصی داده¬ها است، و می¬توان آن را برای هر نوع داده به کار برد و برای گروه¬های با اندازه متغیر تولید کرد.
3.3. الگوریتم مبتنی بر تراکم (DBA) برای روش ریزتجمعی
یک الگوریتم مبتنی بر تراکم (DBA) برای روش ریزتجمعی در [29] ارائه شده است. روش DBA دو مرحله را دنبال می¬کند، ابتدا پارتیشن بندی DBA-1 مجموعه داده به گروه¬هایی که در آن هر گروه شامل حداقل k سابقه می¬باشد. برای پارتیشن بندی مجموعه داده¬ها، DBA-1 از k سابقه با بالاترین تراکم k در میان تمام سوابق که به هر گروه اختصاص داده نشده، استفاده می¬کند. روند گروه بندی ادامه می¬یابد تا k سابقه اختصاص داده نشده باقی بماند. این k سابقه باقیمانده به نزدیکترین گروه خود تخصیص داده می¬شود.
مرحله دوم DBA به عنوان DBA-2 شناخته شده است و به منظور دستیابی به از دست دادن کم اطلاعات و کاربرد بالای داده در تحقیقات آتی استفاده می¬شود. DBA-2 ممکن است گروه¬های تشکیل یافته را تجزیه کرده یا ممکن است سوابق آنها را به گروه¬های دیگر ادغام نماید. معیار تجزیه، از دست دادن اطلاعات است. اجازه دهید ILbmerge از دست دادن اطلاعات گروه G باشد قبل از اینکه هر گونه گروه Gi در آن ادغام شود و ILamerge از دست دادن اطلاعات پس از ادغام گروه Gi در G باشد. اگر ILbmerge> ILamerge سپس گروه ادغامی تجزیه می¬گردد و هر سابقه Gi را با نزدیکترین گروه آن ادغام می¬کند. اگر در پایان روش DBA-2، چند گروه با داشتن بیش از (2k-1) سوابق به پایان برسد سپس در آن صورت الگوریتم MDAV-1 [29] برای هر گروه با اندازه بالا (2k-1) اعمال می¬شود. در این راه از دست دادن اطلاعات به حداقل رسیده است. این حالت در نهایت MDAV-2 نامیده می¬شود. روش DBA-2 مشابه روش TFRP-2 است اما روش TFRP-2 برای ادغام یک سابقه با یک گروه در اندازه (4k-1) اجازه نمی¬دهد.
4.3. حداکثر فاصله تا بردار میانگین (MDAV)
MDAV یکی از بهترین روش¬های اکتشافی برای تکنیک ریزتجمعی چند متغیره است. این یک روش اندازه ثابت است و برای اولین بار در [13] ارائه و به عنوان بخشی از یک روش ریزتجمعی چند متغیره اجرا در بسته μ-Argus برای کنترل افشای آماری اجرا شد. بعد از چندین نوع روش¬ ارائه شده در ادبیات تحقیق با تغییرات کوچک ایجاد شد. الگوریتم آن به شرح زیر است:
الگوریتم: MDAV
1. محاسبه مرکز C از مجموعه داده D.
2. یافتن دورترین سابقه X از مرکز C.
3. ایجاد گروه Gi با نزدیکترین سابقه (K-1) به X.
4. یافتن دورترین سابقه XS از X.
5. ایجاد گروه Gi+1 با نزدیکترین سابقه (K-1) به XS.
6. تکرار مراحل 1 تا 5 تا زمانی که بیش از (2k-1) سابقه در هر گروه تخصیص یافته وجود داشته باشد.
7. اگر بیش از (K-1) سابقه باقیمانده باشد آنها را به یک گروه جدید با سوابق باقی مانده تخصیص دهید.
8. اختصاص سوابق باقیمانده به نزدیک ترین گروه.
9. ایجاد مجموعه داده ریزتجمعی D' با جایگزین کردن سوابق با مقدار متوسط خود در گروه متعلق به آن.
در مرحله 8، اگر کمتر از k سابقه باقی بماند، تمام سوابق این زیرگروه به نزدیک ترین گروه تعیین شده توسط محاسبات فاصله بین مرکز گروه¬ها اختصاص داده شود. MDAV در نهایت تا تشکیل گروه¬های هم اندازه k به جز یک گروه، به پایان می رسد.
5.3. مرجع ثابت دو نقطه (TFRP)
مرجع ثابت دو نقطه (TFRP) که توسط چانگ و همکاران در [22] ارائه شده است، یک روش دو مرحله برای تکنیک ریزتجمعی است و دو مرحله دارد که به ترتیب با عناوین TFRP-1 و TFRP-2 مشخص می¬شوند. TFRP دارای یک زمان محاسبه O(n2/k) و زمان از دست دادن کم اطلاعات به ویژه در مجموعه داده¬های پراکنده با مقدار بزرگ k می¬باشد. الگوریتم TFRP به شرح زیر است:
الگوریتم: TFRP-1 (مرحله اول)
1. محاسبه دو نقطه مرجع R1 و R2. همه بردارها به یک مجموعه (SET) تخصیص داده شود.
2. انتخاب یک نقطه مرجع.
3. انتخاب یک نقطه اولیه xi از نقطه مرجع.
4. محاسبه فاصله هر بردار تا xi.
5. انتخاب نزدیکترین بردار (K-1) همراه با xi برای تشکیل یک گروه، و حذف بردار k از SET.
6. انتخاب نقطه مرجع دیگر، و سپس رفتن به مرحله 2 تا زمانی که | SET< | K باشد.
7. اختصاص هر بردار باقیمانده SET به نزدیک ترین گروه آن.
در مرحله 1 دو نقطه مرجع R1 و R2 دو نقطه فزاینده در مجموعه میکرو داده هستند. در مرحله 7، هر بردار باقیمانده به نزدیک ترین گروه خود اختصاص داده می¬شود. این مشخص شده است که در این گروه مجموع مربعات (SSE) (5) از گروه تشکیل شده بیشتر است، در نتیجه برای کاهش از دست دادن اطلاعات از الگوریتم TFRP و مرحله دوم (TFRP-2) استفاده می¬شود.
الگوریتم: TFRP-2 (مرحله دوم)
1. محاسبه SSE هر گروه و مرتب کردن آنها در کاهش موارد انتخاب.
2. انتخاب یک گروه Gi برای انتخاب و محاسبه مقدار کل فعلی مربعات خطا (SSE1)در گروه.
3. محاسبه فاصله هر بردار Gi تا هر گروه دیگر.
4. اختصاص هر بردار Gi به نزدیکترین گروه آن، و محاسبه مقدار کل فعلی مربعات خطا (SSE2)در گروه .
5. اگر SSE1> SSE2 باشد، سپس هر بردار Gi به نزدیکترین گروه آن اختصاص یابد؛ در غیر این صورت، Gi مجدداً به دست آید.
6. بازگشت به مرحله 2 و تکرار آن، تا هر گروه بررسی شود.
پس از استفاده TFRP-2، اگر چند گروه شامل سوابق بزرگتر یا مساوی 2k باشد پس از آن گروه¬ها را با استفاده از هر روش ریزتجمعی اندازه ثابت تجزیه کنید. و در مورد اندازه نزدیکترین گروه با بردار xi اختصاص داده شده به سوابق (4k-1) استفاده شود و سپس بردار xi به نزدیکترین گروه دوم خود اختصاص داده شود.
6.3. حداکثر فاصله اندازه متغیر تا بردار میانگین (V-MDAV)
MDAV اندازه متغیر و یا V-MDAV [23] در تضاد با MDAV اندازه ثابت، در زمینه k پارتیشن با اندازه گروه مختلف بین k و 2k-1 است. چنین انعطاف پذیری می¬تواند برای رسیدن به بالاتر گروه همگن و پارتیشن بهینه از داده¬ها باشد. روش V-MDAV توسط آگوستی سولانس و آنتونی مارتینز و بالاستی ارائه شده است. این یک رویکرد اکتشافی برای تکنیک ریزتجمعی چند متغیره است که گروه¬های اندازه متغیر و در نتیجه درون گروه همگن اندازه گیری شده توسط SSE بالاتر، با هزینه محاسباتی شبیه به یکی از روش¬های اکتشافی ریزتجمعی اندازه ثابت فراهم می¬کند. علاوه بر این، روشی که در آن V-MDAV گروه¬ها توسعه می¬یابد را می-توان با استفاده از عامل افزایش γ تنظیم نمود. ارزش γ به عنوان 0.2 مجموعه داده¬های پراکنده و γ = 1.1 برای مجموعه داده خوشه تعیین شده است. این رویکرد برای روش V-MDAV به شرح زیر است:
الگوریتم: V-MDAV
1. محاسبه ماتریس فاصله از مجموعه داده¬های D.
2. محاسبه مرکز C از مجموعه داده D.
3. انتخاب دورترین سابقه x از مرکز C.
4. ایجاد نزدیکترین سوابق (K-1) به x.
5. توسعه گروه gi.
6. تکرار مراحل 3 تا 5 تا سابقه (K-1) هر گروه تخصیص داده شود.
7. اختصاص سوابق اختصاص داده نشده باقیمانده به نزدیکترین گروه آن.
8. ایجاد مجموعه داده ریزتجمعی ' D با جایگزین کردن سوابق با مقدار متوسط خود در گروه متعلق به آن.
در مرحله 5، توسعه Gi گروه با آزمون انجام می¬شود اگر فاصله din بین نزدیکترین سابقه x اختصاص داده نشده به یک گروه gi کمتر از γ باشد توسط حداقل فاصله dout از سابقه x انتخاب شده به هر یک از سابقه-های اختصاص داده نشده باقی می¬ماند، به عنوان مثال اگر din < γ باشد dout نیز x را به gi اضافه می¬کند در غیر این صورت اضافه نمی¬کند. در پایان الگوریتم اگر هنوز هم چند سابقه اختصاص داده نشده وجود داشته باشد آنها را به نزدیکترین گروه اضافه می¬کنیم. هر چند عامل کسب γ می¬تواند برای پارتیشن بندی مؤثر مجموعه داده¬ها وابسته به توزیع داده¬ باشد اما تعیین مقدار بهینه γ تنظیم یک کار مستقیم نیست.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Planning of sustainable cities in view of green architecture

Abstract
Green architecture usually symbolise the sustainability of modern cities. While urban central areas are usually endowed with a multitude of green spaces, they are also the areas that are most prone to the undesirable effects of growth and urbanisation. Planning of sustainable cities serves as a fundamental catalyst for change, improving environmental quality of the natural and built environments, and upgrading conditions for development of green architecture. This paper analyses strategies that have been used in Baku, Azerbaijan, and a focuses on the strategies of sustainable development, that have been used to upgrade the environmental quality of this city.

Keywords
sustainable city, urban planning, green architecture, environmental quality, Baku

برنامه ریزی پایدار شهرها براساس معماری سبز
چکیده
معماری سبز، معمولا نمادی از پایداری شهرهای مدرن است.در حالی که نواحی مرکزی شهرها معمولا با فضاهای سبز احاطه شده است، بااین حال آن نواحی نیز اکثرا متمایل به تاثیرات نامطلوب رشد و شهرنشینی بوده است. برنامه ریزی پایدار شهرها به عنوان یک کاتالیزور اساسی برای تغییر ، بهبود دادن کیفیت محیط زیست از محیط های طبیعی و ساختاری، و ارتقاء شرایط برای توسعه معماری سبز بکار می رود. این مقاله تجزیه و تحلیل استراتژی هایی است که در باکو و آذربایجان استفاده شده است، و تمرکز آن بر استراتژی های توسعه پایدار، برای ارتقاء کیفیت محیط زیست این شهرها بوده است.

1.مقدمه
به منظور درک ماهیت شهرها، ضروری است که به تاریخچه آنها نگاه شود و شکل گیری ، رشد، توسعه و لایه های چندگانه زمان بر آنها شناسایی شود. جالب است توجه داشته باشید که چگونه مناطق سبز شهرها، تمایل به نشان دادن ریشه های خود داشته اند. بسیاری از شهرهای مشهور در جهان ، مانند اسکندریه، مصر، استانبول در ترکیه، بارسلونا در اسپانیا و باکو در آذربایجان، در اصل امروزه در منطقه ای که نشان دهنده شروع سبز این شهرها بوده است،شکل گرفته اند. در طول قرن ها، بافت شهری در شهرها، شروع به رشد و نمایان شدن با توجه به این فضای سبز کرده است، و شهرنشینی بر این اساس در جهت محیطی به وقوع پیوسته است، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.
اهمیت فضای سبز این است که آنها به عنوان یک محل برای هویت، حافظه و تعلق مطرح هستند. فضاهای سبز شهرها، به ایجاد هویت شهری برای بقیه شهرها، و برای مناطق اطراف ،جهت مقبولیت، تمایل داشته اند.
در بسیاری از موارد، فضای سبز نماینده تمام شهر است، در نتیجه برجسته کردن بسیاری از درختان سبز و میراث معماری و مکان های باستان شناسی، که برای زمان های متمادی مدیریت می شود ، در تناقض با توابع جدید و توسعه ای با میزانی سریع است که در اطراف آنها شکل میگیرد. نواحی سبز شهر معمولا تمایل به استفاده به منظور فضاهای عمومی مرکزی را دارند، بخاطر اینکه، آنها اغلب مشاهده می شوند. این امر با توجه به درصد بالایی از توابع زیست محیطی، ساختمان های عمومی و دفاتری است که محیط، درون آن ها وجود دارد. به این ترتیب، معماری سبز شهر ، دو نمایه و مقدار زیادی عملکرد زیست محیطی شهر و موفقیت برنامه ریزی پایدار و بنابراین اضافه کردن برتری قابل توجه و ارزش بخشیدن به آن، را نشان می دهد.

شکل1. (a) طرح باکو برای نشان دادن توسعه سبز شهری که از مرکز شهر با جهت متحدالمرکز، خطی و یا چند محوری برگرفته شده است. (b).طرح مرکز باکو برای نشان دادن توسعه سبز شهری از مرکز سبز شهر.

2. چالش های پیش روی فضای سبز
در حالی که مناطق سبز قابل شناسایی هستند، وهمچنین بخاطر اهمیت مرکزشهر، به لحاظ تاریخی و جغرافیایی،این ها با هم محوری برای چالش و موانع زیاد مطرح هستند. این انفجار در جمعیت شهری تا حدی به این خاطر مورد انتقاد وسرزنش قرار گرفته است . در سال 2007، جمعیت شهری جهان ازجمعیت روستایی آن تجاوز کرده بود و تا سال 2050، انتظار می رود جمعیت شهری در جهان افزایش 65 درصدی را نشان دهد. مناطق سبز شهر در سراسر جهان تمایل داشته اند تا شاهد بسیاری از اثرات نامطلوب باشند، که در نتیجه امواج گسترده مهاجرت روستائیان برای ساکن شدن بوده است. ازدحام بیش از حد و رشد ناخواسته متعاقب، منجر به تخریب با طیف گسترده در محیط زیست شده است. این تاثیرات نامطلوب، شامل مشکلات موضعی بهداشت محیطی ، مانند آلودگی داخلی هوا و آلودگی آب آشامیدنی، و مشکلات منطقه ای زیست محیطی شهر مانند آلودگی هوا، مدیریت ضایعات ناکافی و آلودگی حاصل از آب بدن مانند رودخانه ها و دریاچه ها بوده است. این تداوم و به طور کلی نگرش اقتصاد آزاد معمولا توسط اساسنامه شهری به تصویب رسید که ممکن است به آلودگی در مقیاس گسترده تر کمک کند، و اثرات اضافه تر شهری مانند اختلال زیست محیطی، کاهش منابع، انتشار گازهای گلخانه ای نامطلوب و افزایش در حرارت انسانی در جو محیط را در بر داشته باشد.

3. برنامه ریزی شهرهای پایدار به عنوان یک کاتالیزور برای تغییر
برنامه ریزی پایدار شهرها و تجدید حیات مناطق شهرستان سبز تا حد زیادی به سمت ارتقاء کیفیت محیط زیست به عنوان چتر گسترده ای کمک کرده است، در نتیجه به عنوان یک کاتالیزور اساسی برای تغییر خدمت عمل کرده است. پروژه های توسعه پایدار در مناطق سبز شهر تمایل به جذب انواع فعالیت و مصرف اقتصادی دارد، بنابراین، ساکنان و بازدید کنندگان جدید برای بازدید دوباره، کشف دوباره و ترمیم دوباره این نواحی از شهرهای خود تشویق می شوند. علاوه بر این، ارتقاء محیط ساخته شده فیزیکی، بافت اجتماعی و فضاهای شهری در ساختار شهری تاریخی، همه به افزایش پذیرش آنها به عنوان مکان هایی برای توده عمومی و فعالیت های عمومی کمک می کند. این امردر نتیجه، تعامل اجتماعی و انسجام را بین شهروندان افزایش می دهد. علاوه بر این، برنامه ریزی پایدار شهرها و تجدید حیات مناطق شهرسبز تمایل به تأیید دوباره احساسات ساکنان از هویت و احساس تعلق دارد. علاوه بر این، برنامه ریزی شهری ،اغلب به عنوان یک رویکرد به سمت پایداری مطرح است.برطبق گفته های استرن و پلیز، یکی از اهداف اصلی سیاست پایدار شهری " گرد هم آوردن مردم ، برای ساختن بخش هایی از شهرها به یک کل منسجم، و برای افزایش دسترسی (مکانی و در غیر این صورت) به خدمات عمومی و اشتغال است." علاوه بر این، مناطق پایدار که برای حمایت از زندگی پایدار، ایجاد شده است،تمرکز نخست آن بر پایداری اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی بوده است. این امر اهمیت برجسته در مناطق سبز را نشان می دهد که تمایل به نشان دادن و ارائه مجموعه ای متنوع از ایده های شناسایی شده در شهرها، از جمله تاریخ و فرهنگ از یک سو و زنده ماندن محلی اقتصادی آن در طرف دیگر بوده است. این مقاله با هدف نقد و بررسی مناطق سبز شهرهای کاسپین در باکو، در آذربایجان، که آن هم به عنوان شهر سبز هسته باکو شناخته شده است، تدوین شده است .مقاله، تلاش های اخیر که در برنامه ریزی پایدار شهری توسط شورای شهر باکو ساخته شده است را به وضوح نشان می دهد.برنامه های استراتژیک که برای توسعه پایدار این منطقه هسته سبز ساخته شده است در این مطالعه بیشتر مورد بحث قرار گرفته است.

4.مرکز سبز شهر باکو
مرکز شهر باکو ، قطب سبز شهر سرمایه داری باکو، شبه جزیره آپشرون، در آذربایجان در نظر گرفته شده است.همانطور که در شکل 2نشان داده شده است،مرکز سبز شهر هسته باکو به طور مستقیم در امتداد دریای خزر واقع شده است. آن، توسط عناصر طبیعی در جهات مختلف محدود شده است. کوه بزرگ قفقاز در محدوده شمال و سواحل دریای خزر به شرق و غرب به ترتیب واقع شده است.

شکل 2 (a) نمایش هوایی از سبز هسته شهر محل سکونت باکو. (b) حلقه دریای خزر اطراف سبز مرکز شهر
مهم است که باکو به عنوان یک شهرستان تاریخی، که ساختار شهری آن در طول زمان تکامل یافته، تا زمانی که آن به وضعیت کنونی برسد، شناسایی شود. همانطور که نمودار درشکل 2ب نشان می دهد،شکل گیری شهر به عنوان شهری قرون وسطی محدود به دریا ، با یک سری از روستاهای محیط در اطراف آن آغاز شد. در طول قرن 20، با این حال، توسعه قابل توجهی درجهت شکل گیری جهت متحدالمرکز، آغاز شده است که ویژگی بسیاری از شهرها در منطقه دریای خزر بوده است. این امر لذا در بافت شهری امروز منتج می شود; با هسته شهر در مرکز ، و هفت حلقه شهری اطراف آن. این مرکز شهر در حال حاضر،یک ناحیه ای با مساحت 211.5کیلومتر مربع و یک تراکم جمعیت 410 نفر / در هکتار را شامل می شود.

5.برنامه ریزی شهری برای توسعه توابع زیست محیطی باکو
انواعی از استراتژیها بوسیله مشاوران شهر باکو با هدف برنامه ریزی شهری و پذیرش عملکرد اکولوژیکی مرکز سبز شهر باکو مورد استفاده وپذیرش واقع شده است که در نواحی سبز شهر لحاظ می شود.همچنانکه بخشی از تحقیقات بوسیله محققان در نگاه به برنامه ریزی شهری هدایت شده است،توسعه زیستی و محیطی در بعضی از شهرهای کاسپین تحت استراتژیهای مختلف طبقه بندی شده اند.این استراتژیها می توانند تحت پنج ناحیه اصلی،همچنانکه در چارت جریانی در شکل (a)3 نشان داده است، طبقه بندی شود.

6.توسعه محیطی و محیط های ساخته شده بشری
رشد معین در نواحی سبز از سال 2005 تا 2010 اتفاق افتاده است،همچنانکه بخشی از استراتژیهای نواحی برای حمایت از فضاها و تنوع زیستی محیطی برنامه ریزی شده است.جدول زیر،افزایش در فضاهای سبز را نشان می دهد که بین سالهای 2005 تا 2010 اتفاق افتاده است.
جدول1.رشدنواحی سبز شهر مابین سالهای 2005 تا 2010

علاوه براین،در شهرهای خزری، سواحل باکو بخشی جدایی ناپذیر از شهرتاریخی باکو در نظر گرفته است. بنابراین، سواحل واقع در هسته سبز شهر باکو، تحت کنترل منظم، تحت برنامه مدیریت جامع برای منطقه ساحلی باکو که در سال 2009 تنظیم شد،قرار گرفت.این برنامه شامل اندازه گیری هایی مانند تجزیه و تحلیل شن و ماسه و آب ، وارسی زیست محیطی از شن و ماسه و جمع آوری و بازیافت مواد زائد پیدا شده هر دو در آب های نزدیک و در سواحل، است. در این پروژه از توسعه پارک ساحلی باکو، افزایش میزان آن تا 12.5 کیلومتر برنامه ریزی شده است. وسعت پارک وی فیزولی تقریبا دو برابر افزایش می یابد. در پارک وی،پارکینگ شهر برای وسایل نقلیه موتوری قرار داده خواهد شد. برخی از این اقدامات در شکل 3 ب مشخص شده است.
علاوه بر این، اعتبارات زیست محیطی وکنترل ها برای اطمینان از اینکه قوانین زیست محیطی به شدت اجرا انجام می شوند،صورت می پذیرند. بخش بزرگی از تعهد شورای شهرها نسبت به پایداری، شامل حفاظت و بهبود فضاهای عمومی در مرکز سبز شهر، به عنوان عناصر ساخته شده توسط انسان است که هر دو به درون محیط زیست طبیعی و محیط ساخته شده توسط یک شخص، ادغام می شوند.فضاهای عمومی در باکو یک سبک مجزا و سنتی است که یادآور همان تاریخ باشد. نیاز به توسعه فضاهای عمومی سبز هسته شهر،ابتدائا در طول 2000 سال به رسمیت شناخته شد، و توسعه قبل از 2012 ، در تلاشی برای تبدیل باکو به "شهری از فضاهای عمومی" آغاز شد. در نتیجه، مناطق کل سبز، مانند پارک وی فیزولی که طراحی شد، و فضای سبز شهری موجود مانند پارک ساحلی، بیشتر توسعه داده شد. پارک ساحلی همچنان به عنوان یکی از جنبه های مهم طراحی فضای عمومی باکو ، اولویت دادن به فعالیت های عابر پیاده، ارائه نقطه در جلسات و افزایش تعامل اجتماعی بین شهروندان و گردشگران به طور یکسان ،ماندگار بوده است.

شکل3. (a) استراتژی که ممکن است برای برنامه ریزی شهری استفاده می شود و به روز رسانی عملکرد زیست محیطی از ناحیه های انتخاب شده از شهر (b). فضای سبز شهری موجود مانند پارک ساحلی در شبه جزیره آپشرون

7. معماری سبز: زمینه جدیدی از برنامه ریزی پایدار
در آغاز قرن 21 در زمینه معماری سبز، تغییراتی درمسیر خود در مسائل پیچیده تر تحت کارهای شهرسازی سبز حاصل شده است. فراتر از روش های سنتی، نظریه و طرح معماری سبز در رابطه با چشم انداز چند رشته ای بزرگ،توسعه یافته است. اصطلاح معماری سبز، مرزها و زیرساخت های آن ، فناوری، محیط زیست، سیستم های شبکه هنری را توسعه بخشیده است که در ترکیب با یک چشم انداز کلی است.
برنامه ریزی پایدار، به عنوان مجموعه ای از ایده ها و چارچوب - زمینه ای جدید برای طراحی و اعمال شهری می سازد: عملکرد مبنایی، پژوهش محوری، تدارکات متمرکز،شبکه. شهرسازی سبز، یک زمینه ضروری از برنامه ریزی و طراحی است که در آن نیروهایی که بر طراحی شهری، ویژگی های چشم اندازی و زیست محیطی موثر هستند،د رمقابل ساختارهای معماری و زیرساخت بی فایده قرار میگیرند.
امروزه، معماری سبز شهرها، به عنوان یک محصول فرهنگی قابل عرضه است، از قضا در بسیاری از شهرها ،که کمتر و کمتر قابل تشخیص از یکدیگر است. در محدوده ای از تفاوت های منطقه ای و تاریخی، بسیاری از مکانهای شهری به مدت طولانی ،بسیاری از ساکنان خود را در حومه غیر متمرکز خود از دست داده اند. به جای شکل سنتی، فرم متراکم شهری آذربایجان صرف ساختن محیط های مشخص با کاهش تراکم، تجمع راحت خودرو و در عرصه عمومی با پوشش گیاهی گسترده ،شده است. در بعد افقی شهرنشینی، معماری سبز دارای ارتباطی تازه کشف شده است، که یک رسانه چند مقداری و چند برابری برای ساخت آگهی فرم شهری به ویژه در زمینه محیط های طبیعی پیچیده، مکان های پسا صنعتی و زیرساخت های عمومی را ارائه می کند.
در زمینه برنامه ریزی پایدار، مکان های شهری، به یک موضوع مهم برای طراحان با واژه های طراحی چند متغیره، که شامل شرایط تولید شده با واژه " دوباره" است،تبدیل شده است: مرمت، نوسازی، بازسازی، احیا، بهبود، و غیره شامل ساختار سبز و فضاهای بین آنها. در این زمین ها،مناطق، توسط ساختارهایی که برای معماری سبز اساسی هستند، پوشیده شده است. با مقیاس و مواد خود، این ساختارها باید بر روی زمین، جایی که آنها در آن قرار دارند، تسلط داشته باشند. مناطق سبز،ویژگی های مختلفی وابسته به فعالیت های شهری دارد.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Antibacterial effect of essential oils and interaction with food components

Abstract
The antibacterial effect of essential oils (EOs) derived from Citrus lemon, Juniperus communis, Origanum majorana, and Salvia sclarea, was investigated either alone or in combination, on 2 food related bacteria (Bacillus cereus and Escherichia coli). The influence of food ingredients — hydrolyzed proteins originating from animal and plant (meat extract and soy peptone) and sucrose — on the antibacterial effect of EOs was also tested. The most effective antibacterial activities were obtained with marjoram and clary sage oil, alone and in combination. High concentration of meat extract protected the bacteria from the growth inhibiting effect of marjoram oil, while soy peptone had no such effect. Sucrose intensified the lag phase lengthening by marjoram oil in a dose-independent manner.

Keywords

Essential oils, Food ingredients, Growth rate, Lag phase

اثر ضد باکتریایی روغن های ضروری (اسانس ها) و تعامل با ترکیبات غذایی

چکیده
اثر ضد باکتریایی اسانس (EOS) مشتق شده از مرکبات لیمو، سروکوهی، پونه کوهی (مایورانا مرزنجوش)، و مریم گلی (انواع مریم گلی) به تنهایی و یا مرکب از دو باکتری مواد غذایی مربوط (باسیلوس سرئوس و اشریشیا کولی) مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر مواد غذایی - پروتئین های هیدرولیزی نشات گرفته از حیوانات و گیاهان (عصاره و پپتون سویا) و ساکارز در تاثیر ضد باکتریایی EOS نیز مورد آزمایش قرار گرفت. موثر ترین فعالیت های ضد باکتری با روغن مرزنجوش و مریم گلی، به تنهایی و یا مرکب به دست آمد. غلظت بالای عصاره حفاظت شده باکتری تحت تاثیر موانع رشد روغن مرزنجوش می باشد، در حالی که پپتون سویا چنین تاثیری ندارد. ساکارز از طول فاز تاخیر با روغن مرزنجوش به شیوه ای مستقل از دوز شدت یافته است.
کلمات کلیدی: روغن های ضروری (اسانس ها)، مواد غذایی، نرخ رشد، فاز تاخیر

1. مقدمه
روغن های ضروری (EOS) مایعات فرار به دست آمده از گیاهان دارویی، ادویه جات ترشی جات و گیاهان مختلف به طور عمده توسط تقطیر با بخار می باشد. آنها می توانند بیش از 50 جزء در نسبت های مختلف داشته باشند. برخی از روغن های ضروری و مواد تشکیل دهنده با خصوصیات ضد باکتری، ضد قارچ، ضد انگل و حشره کشی شناخته شده اند [1]. تمایل فزاینده ای به استفاده از EOS توسط صنایع مواد غذایی به عنوان مواد نگهدارنده طبیعی در برابر فساد مواد غذایی و میکروب های بیماری زا ناشی از مواد غذایی، به منظور برآورد خواسته های مصرف کننده برای جلوگیری از اجزای ترکیبی در مواد غذایی وجود دارد [2]. گزارش های قبلی نشان می دهد که اثر نگهدارنده EOS در اغلب مواد غذایی به دوزهای بالاتر در شرایط آزمایشگاهی مشاهده شده نیاز دارد [1،3-5]. اعتقاد بر این است که مواد غذایی با پروتئین و محتویات چربی زیاد می تواند از باکتری با اثر ضد باکتری EOS و دیگر عوامل ضد میکروبی طبیعی محافظت نماید [6-8]. ماتریس مواد غذایی می تواند یک مانع فیزیکی و اسانس محلول در چربی مواد غذایی نشان دهد که کمتر در دسترس فعالیت باکتری های موجود در فاز آبی خواهد بود. با این حال، دوز فزاینده روغن های ضروری مورد نیاز برای حفظ مواد غذایی، می تواند به طور منفی طعم یا بو را تحت تاثیر قرار دهد. برای جلوگیری از این عارضه جانبی ناخواسته، چند EOS می تواند ترکیب شود. هدف ما بررسی اثر ضد باکتریایی EOS مشتق شده از لیمو مرکبات، سرو کوهی، پونه کوهی، مرزنجوش و مریم گلی، به تنهایی یا همراه، در دو باکتری مواد غذایی مربوط (باسیلوس سرئوس و اشریشیا کولی) می باشد. تاثیر مواد غذایی - پروتئین های هیدرولیز شده حیوانی و گیاهی (عصاره و پپتون سویا) و ساکارز - در اثر ضد باکتریایی EOS نیز مورد بررسی قرار گرفته است.
2. روش های تجربی
2.1 اسانس
روغن های ضروری (EOS) در این مطالعه بررسی شده و اجزای اصلی آنها در جدول 1 نشان داده شده است. EOS از محصولات طبیعی آرومکس (بوداپست، مجارستان) تهیه شده اند و توسط تقطیر با بخار از برگ یا میوه گیاهان، به جز روغن لیمو که از پوست میوه لیمو سرد فشرده شده ساخته شده است.

جدول 1. اجزای اصلی روغن های ضروری بررسی شده در این مطالعه (که توسط سازنده ارائه شده است).
2.2 باکتری و شرایط کشت
باسیلوس سرئوس وار مایکودیز ATCC 9634 در محیط عصاره رشد کرده بود (MEE؛ 0.4٪ عصاره ، 0.4٪ پپتون، 1٪ گلوکز، 0.1٪ عصاره مخمر)، اشریشیا کولی SZMC 0582 در محیط لوریا-برتانی (LB ، 1٪ تریپتون، 0.5 ٪ عصاره مخمر، 1٪ نمک طعام) رشد کرده بود. باسیلوس سرئوس در 30 درجه سانتی گراد و اشریشیا کولی در 37 درجه سانتی گراد انکوبه شده است.
2.3 غربالگری فعالیت ضد میکروبی
روش انتشار آگار به منظور برآورد اثر مهاری اسانس استفاده شده است. محیط کشت جامد با یک سیستم تعلیق سلول های 104-103 در یک میلی لیتر آب مقطر تعلیق شده و خشک می شود. به میزان مساوی (100 میکرو لیتر) از تضعیف سریال EO آزمایش شده (50، 100، 150 و 200 میکرولیتر/میلی لیتر در 50٪ دی متیل سولفوکسید، DMSO) در سوراخ با قطر 8 میلی متر پر شده بود. 50٪ DMSO به عنوان یک کنترل منفی استفاده شد. این صفحات به مدت 2 ساعت در 4 درجه سانتی گراد (برای جلوگیری از تبخیر روغن ها) قرار داده شدند، پس از آن در 30 درجه سانتی گراد یا 37 درجه سانتی گراد انکوبه شدند. قطر هاله عدم رشد اندازه گیری شده و بعد از انکوباسیون 24 ساعت و 48 ساعت ثبت شد. آزمایش سه بار تکرار شد.
ترکیبی از EOS های دیگر با روغن سرو کوهی (100 میکرولیتر در 1 میلی لیتر 50٪ DMSO در غلظت نهایی) در نسبت های 1:0.5 ، 1:1 و 1:2 در برابر همه باکتری مورد نظر با روش انتشار آگار مورد بررسی قرار گرفت. این صفحات به مدت 48 ساعت در درجه حرارت مناسب نگهداری شدند و پس از آن هاله عدم رشد اندازه گیری شد. نسبت تعامل بین روغن های ضروری با استفاده از فرمول ابوت محاسبه شد [9]. این آزمایش سه بار تکرار شد.
2.4 اثر EOS بر روی پارامترهای رشد باکتری
روغن های ضروری در محیط مایع کشت (MEE یا LB) در محدوده 1 تا 0.0625میکرولیتر میلی لیتر در افزایش دو برابر رقیق شده است. محیط های مایع حاوی EOS بوده سپس با حدود CFU/ml 105 تعلیق باکتری تلقیح شده و با تکان دادن مداوم به مدت 48 ساعت در 37 و یا 30 درجه سانتی گراد انکوبه شدند. نمونه ها در فاز لگاریتمی در فواصل یک ساعت و در فاز ثابت در فواصل دو ساعت گرفته شد، و جذب محیط های کشت در 580 نانومتر اندازه گیری شد. فاز تاخیر و نرخ رشد با تعیین شیب و عرض از مبدا در فاز لگاریتمی منحنی های رشد محاسبه شد. اندازه گیری در سه دفعه ایجاد شده و حداقل دو بار تکرار شد.
2.5 روش شطرنجی
روش شطرنجی با استفاده از روش رقیق سازی کلان انجام شد. رقیق سازی به دو قسم ذکر شده در بالا از درخت سروکوهی EO با رقیق سازی مشابه روغن مریم گلی، لیمو و مرزنجوش ترکیب شده، و تمام ترکیبات ممکن را انجام داده است. ارلن حاوی ترکیبی با CFU/ml 105 تعلیق از باسیلوس سرئوس و اشریشیا کولی برای مدت 24 ساعت در درجه حرارت مطلوب انکوبه شدند. شاخص غلظت مهار کسری (FICI) به عنوان مجموع FICA و FICB برای روغن های ضروری A و B محاسبه شد.FIC برای یک روغن های ضروری منحصر به فرد با تقسیم حداقل غلظت مهاری (MIC) برای این روغن در ترکیب توسط MIC از روغن صرف محاسبه شد. نتایج به عنوان سینرزی (FICI <0.5)، افزایشی (0.5≤FICI≤1)، بی تفاوتی (1 ) تفسیر شدند [10]. ترکیبی از مرزنجوش و مریم گلی به همان شیوه ساخته شده بود. آزمایش سه بار تکرار شد.
2.6 اثر مواد غذایی در کارایی روغن مرزنجوش
اثر مواد غذایی در کارایی نگهدارنده روغن مرزنجوش با اضافه کردن روغن مرزنجوش (μl ml-1 0.125) و غلظت های مختلف عصاره یا پپتون سویا و یا ساکارز به محیط کشت مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب متوسط باسیلوس سرئوس شامل: 1٪ گلوکز، 0.1٪ عصاره مخمر غنی شده با عصاره یا پپتون سویا در 0.4، 0.8، 1.6 و یا 3.2٪ (W / V)؛ یا 0.1٪ عصاره مخمر و عصاره 0.4٪ با ساکارز 1، 2، 4 و یا 8٪ (W / V). متوسط برای باکتری اشریشیا کولی شامل: 0.5٪ عصاره مخمر، 1٪ نمک طعام و عصاره یا سویا پپتون در 1، 2، 4 و یا 8٪ (W / V)؛ و یا LB با ساکارز 1، 2، 4 و یا 8٪ (W / V) می باشد. رشد باسیلوس سرئوس و اشریشیا کولی با اندازه گیری جذب در 580 نانومتر اندازه گیری شد. فاز تاخیر و حداکثر نرخ رشد همانطور که در بالا توضیح شد و در مقایسه با اطلاعات به دست آمده در غیاب روغن مرزنجوش تعیین شد.
2.7 تجزیه و تحلیل آماری
تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از یک آنالیز واریانس یک طرفه و پس از آزمون LSD (نرم افزار SPSS 9.0) انجام شد. میزان معنی داری در P <0.05 در نظر گرفته شد.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

AAC&U’s Integrative Liberal Learning and the CAS Standards: Advising for a 21st Century Liberal Education

The Association of American Colleges and Universities presented and promoted integrative liberal learning as a collaborative goal that all institutions of higher education must strive to achieve. The similarities between the goals of integrative liberal learning and the Standards for Academic Advising by the Council for the Advancement of Standards in Higher Education are discussed with emphasis placed on the critical role that academic advising plays in support of an integrative liberal learning education, and in turn, future success for all students.

Keywords: AAC&U, academic advising, Association of American Colleges and Universities, CAS, Council for the Advancement of Standards in Higher Education, integrative liberal learning

یادگیری آزاداندیشانه منسجم AAC & U و استانداردهای CAS : راهنمایی برای آموزش روشنفکرانه قرن 21
انجمن کالج ها و دانشگاه های آمریکایی یادگیری آزاداندیشانه منسجم را به عنوان یک هدف مشترک ارائه کرده و ترویج داده اند به طوریکه همه موسسه های آموزشی عالی باید برای دستیابی به آن بکوشند. تشابهات بین این هدف های یادگیری آزاداندیشانه منسجم و استانداردها برای مشاوره تحصیلی توسط شورای مشاوران برای پیشرفت استانداردها در آموزش عالی با تاکید بر نقش انتقادی که مشاوره تحصیلی در حمایت از آموزش یادگیری آزاداندیشانه منسجم بازی می کند بحث شده و به نوبه خود عامل موفقیت در آینده همه دانش آموزان می باشد.

کلمات کلیدی: AAC & U، مشاوره تحصیلی، انجمن کالج ها و دانشگاه های آمریکا، شورای مشاوران برای پیشرفت استانداردها در آموزش عالی، یادگیری آزاد اندیشانه منسجم

انجمن کالج ها و دانشگاه های آمریکا (AAC & U)(2014)، انجمن ملی پیشرو مربوط به کیفیت، قدرت و جایگاه عمومی مقطع کارشناسی آموزش آزاداندیشانه است. اعضای این انجمن صرف نظر از تخصص آکادمیک یا حرفه ای مورد نظر خود، برای گسترش مزایای آموزش آزاداندیشانه برای همه دانش آموزان متعهد شده اند. ACC & U در سال 1915 تاسیس شده است و اکنون متشکل از بیش از 1300 عضو انجمن می باشد که شامل دانشگاه های عمومی و خصوصی معتبر، انجمن های دانشگاهی، موسسات تحقیقاتی و دانشگاه های جامع از هر نوع و اندازه می باشد.
ماموریت این انجمن ایجاد آموزش آزاداندیشانه بوده و شامل برتری اساسی برای اهداف سازمانی و شیوه آموزشی در آموزش عالی است (AAC & U ، 2014). این انجمن آموزش آزاداندیشانه را به عنوان نیاز همه تجربیات یادگیری آموزشی عالی و فرصت های پیشرفت پروژه هایی مانند یادگیری آزاداندیشانه منسجم ترویج می کند.
ACC & U مفهومی از یادگیری منسجم آزاداندیشانه بوده و شامل یادگیری عمدی و استراتژیک در میان مرزها برای فراهم کردن یک تجربه جامع آموزشی و پیشرفته برای دانش آموزان می باشد. و آن شامل فرصت های یادگیری جامع و یکپارچه و منحصراً انباشته توسط تخصص و دوره های آموزش عمومی و برنامه آموزشی می باشد (AAC & U ، 2014). تمرکز یکپارچه تهیه این تجارب از شیوه های تاریخی آموزش آزاداندیشانه متفاوت می باشد. یادگیری آزاداندیشانه منسجم با دوگانگی کاذب حرفه ای – پیشه ای در برابر آموزش هنرهای آزاداندیشانه مقابله می کند (هاگرتی، 2013)، و بر نیاز برای یک آموزش آزاداندیشانه ترکیبی و یکپارچه شده تاکید می کند که شامل برنامه آموزشی، برنامه آموزشی همراه و نوآوری های پرورشی پیشنهاد شده در یک روش هدفمند و مشترک برای تهیه یک تجربه جامع در مقطع کارشناسی و صرفنظر از برنامه اصلی و درجه بندی شده دانشجویی می باشد.
اصول یادگیری آزاداندیشانه منسجم، تجریبات آموزشی را توصیف می کند که شامل:
- تمام دانشجویان را برای رشد شخصی، بهره وری اقتصادی و مسئولیت شهروندی توسعه می دهد.
- دانشجویان را بوسیله بکاربردن استدلال مبتنی بر اسناد و مدارک، دادرسی و رسیدگی اخلاقی برای سئوالات با جواب های طفره برانگیز برای بعهده گرفتن مسائل پیچیده و مشکلات غیرمستند آماده می کند که به نتایج مهمی منجر می شود.
- بطور منسجم و عمدی تجریبات دانشجویی را در برنامه آموزشی، بین برنامه آموزشی و شبه آموزشی و درون اجتماعات بزرگ ارتباط می دهد.
- اجازه می دهد دانشجویان برای خودشان و دیگران دستاوردهای ایجاد شده از طریق تجربیات آموزش آزاداندیشانه منسجم را بطور کامل اثبات کنند.
- بزرگترین ارزش را برای هر دوی دانشجو و جامعه فراهم می کند.
- سازگاری، خلاقیت و چشم اندازهای جدید را ارتقا می دهد بنابراین دانشجویان می توانند دانش و مهارت های خودشان را برای موقعیت های جدید بکار ببرند.
- تاثیر قدرتمند یادگیری آزاداندیشانه منسجم را برای همه دانشجویان از میان همه انواع موسسه ها و سبک های آموزشی به نمایش می گذارد (AAC & U ، 2012).
برای ارتقا این اصول یادگیری آزاداندیشانه منسجم، ACC & U بر طرح های برنامه آموزشی مبتنی بر مراحل پیشرفت دانشجو و اهمیت چارچوب تجربیات تاکید کرده و ارتباطات واضحی میان راه های متنوع یادگیری همچون تجربیات شخصی و مشارکتی ایجاد کرده است که برای پیشرفت مهارت بعنوان نتیجه ای از برنامه درسی یکپارچه اجازه می دهد. آن همچنین از نمونه هایی دفاع می کند که وفق پذیری آموزشی چالشی یا حمایتی برای جمعیت دانشجویی متنوع فراهم می کند و یا فرصت هایی بر روی ارزیابی استراتژی هایی مانند انعکاس، خود ارزیابی، تنظیم اهداف و حل مسئله می سازد (AAC & U ، 2012). شیوه ها و فرصت های با تأثیرگذاری زیاد (AAC & U ، 2012) برای دانشجویان شامل سمینارهای سال اول، تجربیات عقلانی مشترک، اجتماعات آموزشی، دوره های متمرکز یادگیری، فرصت های تحقیقاتی مقطع کارشناسی، وظایف و پروژه های مشترک، یادگیری جهانی و متنوع، آموزش مبتنی بر جامعه و خدمات و دوره اینترنتی و دوره های نهایی و پروژه ها می باشد. موسسات آموزش عالی شامل تنوعی از این شیوه ها می باشند، اما در موراد زیادی، رهبران سازمانی به تجدیدنظر در دوره ها و برنامه های آموزشی و نیز برنامه ریزی بودجه های ویژه برای فراهم کردن فرصت های آموزشی یادگیری آزاداندیشانه نیاز خواهند داشت.
فواید آموزش یادگیری آزاداندیشانه منسجم:
بر اساس دیدگاه AAC & U (2014) آموزش آزاداندیشانه قرن 21 شامل شیوه ای یادگیری است که افراد را توانا کرده و آنها را برای سروکار داشتن با پیچیدگی ها، تفاوت ها و تغییر آماده می کند. آن دانشجویان را با دانش گسترده ای از جهان نامحدود (به عنوان مثال، دانش، فرهنگ و اجتماع) همچون مطالعه عمیق در یک منطقه خاص مورد علاقه آماده نموده است. یک آموزش آزاداندیشانه به دانشجویان کمک می کند که حس مسئولیت پذیری اجتماعی را به خوبی مهارت های عملی و عقلانی قابل انتقال و قوی مانند مهارت های ارتباط، تجزیه و تحلیل و حل مسئله و یک توانایی نمایش کاربرد دانش و مهارت های مربوط به ترجیحات دنیای واقعی توسعه دهند.
خواه دانشجو در یک برنامه هنرهای آزاداندیشانه یا تخصص پیش حرفه ای، پیشه ای و کاربردی شرکت کند، تجربیات منسجم کلی به بهترین شکل فرد را برای تعیین مسائل و مشکلات و چالش های حال و آینده آماده می کند.
آموزش آزاداندیشانه و طرح (ابتکار عمل) تعهد آمریکایی:
آموزش آزاداندیشانه و طرح تعهد آمریکایی (LEAP) پیشنهاد می کند که یک آموزش آزاداندیشانه باید برای همه دانشجویان تحصیلات عالی صرفنظر از پیشینه تحصیلی، وضعیت اجتماعی و اقتصادی، نوع دانشگاه یا کالج ثبت نامی یا هر فاکتور یا مشخصه دیگری در دسترس باشد. یک دانشجوی پذیرفته شده در یک موسسه آموزشی عالی باید فرصتی برای دریافت آموزش آزاداندیشانه داشته باشد. طرح LEAP ارتقا می دهد:
• پشتیبانی از ارزش یک آموزش آزاداندیشانه
• تولید تحقیق با نتایج کلیدی از آموزش کیفی
• وضعیتی که موفقیت در کالج نمی تواند بطور صحیح مستند شود بطوریکه از لحاظ تاریخی از طریق معیارهایی مانند ثبت نام، درجه دستیابی انجام می شود.
• ارتباطی که معیارهای سنتی اندازه گیری نمی کند که دانشجویان در حال دستیابی به نوعی از یادگیری آیا به یک زندگی موفق، حرفه، و شهروندی در جهان همیشه در حال تغییر نیازمندند.
• پیشنهادی که تغییرات مهیج در فناوری، وابستگی جهانی، تعاملات میان فرهنگی را به خوبی تعادل قدرت های اقتصادی و سیاسی، نیازمند مهارت های خاص و سازگار است.
• ادعایی که آموزش دهندگان و کارمندان انواع آموزش های آمریکایی مورد نیاز در کالج را تشخیص می دهند.
• شناختی که یک اندازه مناسب با همه برنامه های آموزشی کافی نیست و آن به جای نتایج پیشنهاد شده می تواند و باید از طریق برنامه های متفاوت مطالعاتی در انواع مختلفی از موسسات آموزشی عالی بدست آید (ACC & U ،2014).
بعلاوه ACC & U (201) پیشنهاد می کند که LEAP نتایج یادگیری دانشجویان (SLOS) را ارائه کرده است:
- دانش فرهنگ انسانی و جهان فیزیکی و طبیعی؛
- مهارت های عقلانی و کاربردی مانند آنهایی که نیازمند پرسش و تجزیه و تحلیل، تفکر انتقادی و خلاق، ارتباط زبانی و نوشتاری، سواد اطلاعاتی و کمّی و کار تیمی و حل مسئله می باشند.
- مسولیت اجتماعی و شخصی مانند آنهایی که در دانش مدنی و تعامل محلی و جهانی، دانش بین فرهنگی و صلاحیت، استدلال علم اخلاق و عمل، اساس و مهارت ها برای یادگیری تمام عمر را آشکار می کند؛ و
- یادگیری کاربردی و منسجم.
در مجموع نمونه طرح LEAP باور دارد که نقش با ارزش آموزش عمومی نمی تواند همه نتایج مورد نیاز مهم را برای تجهیز دانشجویان برای قرن 21 برآورد نماید.
انجمن های آموزشی نیاز دارند که شیوه های منسجم پرورش عمدی برای برآورد SLOS لازم شود، که به افزایش هر دو درک دانشجو و موسسه از چک لیست های مورد نیاز دوره بالاتر SLOS بعنوان تجسم مؤثر برنامه ریزی آموزشی کارفرمایان یک نیروی کار آموزش دیده آزاداندیشانه خواهد بود.
کارفرمایان نیروی کار آموزش دیده آزاداندیشانه می خواهند
کارفرمایان بیشتر از قبل در انتظار فارغ التحصیلان کالج می باشند (بیکر، 2009). در نظرسنجی آنلاین سال 2013 (انجام شده توسط شرکت تحقیق هارت برای ACC & U) 316 مدیر اجرایی بخش خصوصی و سازمان های غیرخصوصی که در آن 25 نفر یا بیشتر از آنها با مهارت ها و ویژگی های یک کارمند جدید استخدام شده مورد سئوال بودند (ACC & U 2013). اکثریت کارفرمایان موافقت کردند که کارمندان باید (الف) برای نوآوری توانا باشند بطوری که آنها نیازمند بدست آوردن مجموعه مهارت های وسیع تری نسبت به همکاران قبلی شان می باشند؛ (ب) توانایی داشته باشند که از میان تخصص های متقاطع نه تنها موفقیت را ذخیره می کند بلکه ارزش بیشتری نسبت به کسانیکه در یک تخصص دوره کارشناسی خاص با تجربه تر اند اضافه می کند؛ (ج) دانش ها و مهارت های زمینه خاص در افزایش برای رنج وسیع بدست آمده از یک آموزش آزاداندیشانه برای موفقیت درازمدت می باشد، و (د) تفکر انتقادی و مجموعه مهارت های وسیع برای اتخاذ چالش های پیچیده در محل کار می باشد. کارمندان سئوال شده همچنین شیوه های آموزشی را امضا کردند که شامل دانشجویان غیرفعالی می باشد که کار را به خوبی آموزش آزاداندیشانه توسط نشان دادن اینکه آنها توصیه می شوند به عنوان یک آموزش برای یک کودک یا شخصی که آنها می شناسند بکار بردند. دیگر تحقیقات نتایج مشابهی نشان می دهند: کارفرمایان به طور مرتب گزارش می دهند که در حال خواستن کارمندانی با یک پایه دانش وسیع که می تواند فکر کند بطور انتقادی، منظاره کند، گفتگو کند، کار کند با دیگران برای حل مشکلات (گراس گرین، 2014).
همه مهارت های شناسایی شده توسط کارفرمایان نتایج حاصل توسط یک آموزش آزاداندیشانه منسجم را توصیف می کند. همانطور که شافر (1997-2009؛ شافر و زالئوسکی،2011) اثبات کردند که در مفهوم سرمایه انسانی، آموزش، مهارت و آماده سازی دانشجویان از طریق تجربیات آموزش عالی دریافت می شود که باید فارغ التحصیلان را برای وفق دادن پیوسته و بازسازی خود بعنوان ضرورت تکامل همیشگی محل کار توانا کند. یک تجربه یادگیری آزاداندیشانه منسجم چنین آموزشی را فراهم می کند.
ارتقا یادگیری آزاداندیشانه منسجم
برای برآورد ثابت SLOS با توقعات قرن 21 موسسات به ارتقا و تمرین یادگیری آزاداندیشانه منسجم نیاز دارند. اول. چارچوب موسسه ای باید یادگیری آزاداندیشانه منسجم و تجربیات خیلی موثری را ارتقا دهد به طوریکه این بتواند آنسوی پیشنهادات یک آموزش آزاداندیشانه بارور سنتی را بسط دهد. آموزش عمومی به این نتایج کمک می کند اما نمی تواند همه این معیارها را برای اهمیت یادگیری در یک آموزش جهانی شده؛ یادگیری آزاداندیشانه منسجم شامل فرصت های آموزشی برنامه ریزی شده و برنامه ریزی استراتژیک برای دانشجویان انجام دهد.
دوم. برای طرفداری از یادگیری آزاداندیشانه اعضای هیئت علمی، مشوران تحصیلی و کارمندان واحدهای مربوطه باید مالکیت فرآیند مرحله اساسی را بدست گیرند. این زمان برای تلاش های مجزا تصویب شده است (شوکلی-زالابک، 2012). امروزه، ارتباط و همکاری در میان تمام موقعیت های موسسه ای نیاز می باشد بنابراین دانشجویان یادگیری آزاداندیشانه منسجم را تجربه کرده و بدست می آورند. بطور خلاصه، تجربه دانشگاهی کل دانشجویان - برنامه تحصیلی و شبه برنامه تحصیلی و برنامه تحصیلی اضافی - باید اثرات بیشتری از نیاز برای ادامه دادن چک باکس تاریخی ذهنی هر دو دانشجویان و نمایندگان موسسه ای (اعضای هیئت علمی، مشاوران و کارمندان) در بر داشته باشد که اغلب در بیانیه های دانشجویان منعکس شده و اینکه باید این تقاضاها را خارج از روش های قبلی که آنها می توانند برای مطالعه هسته کلاس های خاص برای تخصص شروع کنند اتخاذ نمایند.
سوم. این تلاش برای بالا بردن فهم و ادارک است که معنی طرز فکر تغییر یافته را ارتقا می دهد و اینکه انجمن های آموزشی باید بطور عمدی شیوه های منسجمی را پرورش دهند که اجازه می دهند دانشجویان SLOS را برآورد نمایند. در نهایت و بطور با اهمیت، نه در همه دوره ها، خدمات یا فعالیت ها نیازد دارند که نه تنها همه اختلافات خواسته شده و نتایج یادگیری آزاداندیشانه منسجم را برآورد نمایند، بلکه ترکیب و انسجام تجربه کلی اجازه می دهد دانشجویان با نتایج و اهداف یادگیری منسجم و موسسه ای و برنامه ای و اداری مواجه شوند.
استانداردهای CAS برای مشاوره تحصیلی
استانداردهای CAS از تلاش برای یادگیری آزاداندیشانه منسجم مؤثر حمایت می کند:
در سال 1979 تاسیس شده است، این شورای مشاوران برای پیشرفت استانداردها در آموزش عالی (CAS) نیروی سرآمدی برای ارتقا استانداردها در کارهای دانشجویی، خدمات دانشجویی و برنامه های پیشرفت دانشجویی می باشد. CAS استانداردهای پویا، خطوط راهنما و دستورالعمل های خود ارزیابی ایجاد کرده اند به طوری که این طراحی به سوق یک گروه از برنامه ها و خدمات کیفی منجر می شود. CAS برای کمک به پرورش و ارتقای یادگیری، پیشرفت و دستیابی به موفقیت دانشجویان می باشد.
استانداردهای CAS نیازهای فوری دانشجویان، ملزومات صحیح تحصیلی و مدیریت موثر 44 مورد وظیفه ای را برآورده می کند. افراد و موسسات از تقریباً 40 سازمان عضو CAS یک حوزه انتخابی با بیش از 000/100 حرفه ترکیب کرده اند. نمایش یک اکثریت مهم از شرکت کنندگان آموزش عالی در برنامه ها و خدمات دانشجویی در سراسری کشور، CAS را به عنوان ابزاری برای ارزیابی اثربخشی موسسه ای ، یادگیری دانشجویان و نتایج رهبران آموزش عالی فراهم می کند (CAS ، 2014).
استانداردهای CAS برای مشاوره تحصیلی شامل 26 بعد از بین شش حوزه اصلی از SLOS برای مشاوره تحصیلی است که می تواند استخراج شده یا طبقه بندی شود. آنها منعکس کننده استانداردهای مناسب و مطلوب مشاوره تحصیلی اند بطوری که مبتنی بر هر نوع محیط تحصیلی آموزش عالی توسعه داده شده اند. از آنجایی که دانشجویان با یک استاندارد مبتنی بر آشکاری یا افشا برای آن و بلوغ خودشان مواجه می شوند – مشاوران باید بطور اصولی این مفاهیم و انتظارات را معرفی کنند. استانداردهای CAS اغلب شامل منبعی برای اهداف مشاوره تحصیلی برنامه ای می باشند. آنها منعکس کننده تجربه دانشجویی به عنوان فردگرایانه، توسعه ای و جامع و از جمله تجربیات برنامه آموزشی، شبه آموزشی و برنامه آموزشی اضافی می باشند که به فرآیند یادگیری درست دانشجویان منجر می شود. برای مثال، مبتنی بر چندین بعد داخل حوزه های CAS، به عنوان نتیجه ای از مشاوره تحصیلی دانشجویان قادر هستند که:
- دانش را در یک طیف وسیعی از رشته ها درک کنند، دانش را به مناطق دیگر دانش، عقاید و تجربیات، ایجاد دانش و دانش مربوط به زندگی روزانه پیوند دهند.
- خود ارزیابی واقع بین، خود ادراکی انجام دهند؛ عزت نفس و پیشرفت هویت را تجربه کرده، و یک سرسپردگی به اصول اخلاقی و درستی و آگاهی معنوی داشته باشند.
- تفاوت های انسانی و فرهنگی، پیشرفت، مسئولیت اجتماعی، چشم انداز جهانی و یک حس مسئولیت مدنی را درک کرده و قدردانی کنند.
این تشابهات و اشتراکات استانداردهای CAS و اصول و شیوه های AAC & U برای یادگیری آزاداندیشانه منسجم بطور آشکار پدیدار می شود.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Student and Faculty Beliefs About Learning in Higher Education: Implications for Teaching

abstract:
Beliefs about learning can influence whether or not a student learns course material. However, few studies in higher education have compared student and faculty beliefs about learning. In the current study, students and faculty agreed on many aspects of learning--including the definition of learning, which most hinders learning and where learning should take place--and had similar beliefs about learning styles. Though these similarities were mostly encouraging, beliefs about where learning should take place and in learning styles could undermine learning efforts. The implications of these beliefs are discussed and suggestions for promoting learning in the context of these findings are offered.

باورهای دانشجویان و اساتید در مورد یادگیری در آموزش عالی: نتایجی برای تدریس
چکیده
اعتقادات در مورد یادگیری می تواند در مواد دوره های یادگیری یک دانشجو تأثیر بگذارد. با این حال، مطالعات کمی اعتقادات و باورهای دانشجوبان و اساتید آموزش عالی را در مورد یادگیری مقایسه کرده اند. در مطالعه حاضر، دانشجویان و اساتید در بسیاری از جنبه های یادگیری - از جمله تعریف یادگیری، موانع یادگیری و جایی که یادگیری انجام می شود - و اعتقادات مشابه در مورد سبک های یادگیری به توافق رسیدند. هر چند این شباهت ها بیشتر مشوق اند، باورها و اعتقادات در مورد مکانی که یادگیری باید انجام شود و سبک های یادگیری تلاش های یادگیری را تضعیف می کنند. پیامدهای این باورها مورد بحث قرار گرفته و پیشنهاداتی برای ترویج یادگیری در زمینه این یافته ها ارائه می کند.

مقدمه
درک این که اساتید و دانشجویان یادگیری را چگونه تعریف و نمایش می دهند، می تواند نتایج مهمی برای طرح و ارزیابی دوره اساتید، و همچنین نتایج دانشجویان داشته باشد. اهمیت اعتقادات در مورد یادگیری و ارتباط آنها با نتایج یادگیری دانشجویان اشاره شده است (ادموندز و ریچاردسون، 2009؛ انتویست و پیترسون، 2004؛ ریچاردسون، 2005؛ سیلنس، 1977). با این حال، به علت فقدان مطالعات در هر دو تعریف مقایسه ای دانشجویان و اساتید از یادگیری شگفت زده شده ایم، به طوری که از این تعاریف مشخص شده که نتیجه یادگیری مهمی است (انتویست و پیترسون، 2004). به عنوان مثال، سیلنس (1977) استدلال کرد که رفتار یادگیری مبتنی بر تعریف یادگیری است، و ادموندز و ریچاردسون (2009) دریافتند که مفاهیم یادگیری با روش یادگیری در ارتباط است. به طور مشابه، انتویست و پترسون (2004) با بررسی ادبیات آموزشی نشان دادند که دانشجویان و اساتید مفاهیم یادگیری و دانش را با روش یادگیری مرتبط می دادند. با توجه به تاکید ارائه شده بر ارزیابی یادگیری در آموزش عالی، و اعتقادات در مورد یادگیری می تواند تاثیر گذارد که دانشجویان ساختار دوره را چگونه مطالعه می کنند و اساتید کلاس های دوره خود را چگونه ساختار می دهند، هدف ما تصرف و مقایسه هر دو تعریف دانشجویان و اساتید از یادگیری و ارزیابی روابط تعاریف اعتقادات در مورد یادگیری می باشد.
یک معنای رایج یادگیری در آموزش عالی نسبتا دشوار است. برخی از آنها طبقاتی از ساختار تعاریف مختلف یادگیری تولید شده یادگیران ایجاد کرده اند (به عنوان مثال، مارتون، دال آلبا، و بیتی، 1993؛ ریچاردسون، 2005)، در حالیکه دیگران یادگیری را در رفتارگرایی سنتی تعریف کرده اند: یک تغییر نسبتا دائم در رفتار را به عنوان نتیجه تجربه قبلی در نظر می گیرد (لاکمن، 1997). با این حال، برای دیگران، یادگیری به عنوان یک فرایند تعریف شده است (راجرز، 1997 لاکمن، 1997، الکساندر، اسچارلرت، و رینولدز، 2009). اخیرا تحقیقات به تفاوت بین تعریف یادگیری به عنوان یک محصول و نتیجه یادگیری (به عنوان مثال، نمرات ارزیابی)، در مقابل یک فرایند، تغییر در رفتار در طول زمان تأکید کرده اند (به عنوان مثال؛ لاکمن، 1997؛ راجرز، 1997). با توجه به تمرکز بر روی سبک های یادگیری در تمام سطوح آموزش و روند آموزش عالی برای مطابقت با سبک تدریس به سبک یادگیری دانش آموز، آن همچنین ممکن است یادگیری را به عنوان یک سبک تعریف نماید. اما حتی در متون آموزشی، سبک های یادگیری به صورت متغیر تعریف شده اند (کسیدی، 2004؛ کوفیلد، موزلی، هال، و اکلستون، 2004؛ هنسون و بروثویک، 1984؛ هایمن و روسوف، 1984).
پاشلر، مک دانیل، هال و بجورک (2008) استدلال کردند که محبوبیت سبک های یادگیری ناشی از استفاده وسیع از تست های شخصیت مانند مایرز بریگز، مردم را بر اساس "نوع" دسته بندی کرده، و در نهایت جای خود را به توسعه ارزیابی سبک یادگیری بر اساس نوع می دهند. در ادامه، طرفداران این مفهوم سبک های یادگیری به نقش آن در نتایج یادگیری دانشجویان و ابزار آموزش به سبک دانشجویان استدلال می کنند (به عنوان مثال، فلدر، 2010). علاوه بر این، مراکز دانشگاه و تدریس در دانشگاه های متعدد در سراسر ایالات متحده به طور فعال سبک های یادگیری آموزش و حتی ارائه منابع اساتید برای تطبیق استفاده از روش آموزش به سبک های یادگیری یادگیران را ترویج می کنند (ضمیمه A یک لیست تصادفی از جمله وب سایت های دانشگاهی ارائه می دهد).
منابع آنلاین ترویج استفاده از یادگیری فعال و یا استراتژی های تدریس دانش آموز محور دقیقا به این دلیل راهبردهای متنوع دانشجویان با سبک های یادگیری متنوع و کاهش مشکل دانشجویان با هر سبک یادگیری خاص را هدف قرار می دهند. هر چند روش های مختلف آموزش در کلاس احتمالا تمرینی است، فشار برای اعمال سبک های یادگیری به شیوه های آموزشی یک عمل شتابزده می باشد (استال، 1999). یک بررسی اخیر از ادبیات سبک های یادگیری توسط پاشلر و همکاران (2008) نتیجه گرفتند که مطالعات کمی سبک های یادگیری را با استفاده از روش های مناسب لازم برای تشخیص اثرات سبک بر پیشرفت تحصیلی یادگیری نشان می دهند، و اینکه این کار آموزش سبک یادگیری دانش آموز و یادگیری را افزایش نمی دهد. متاسفانه، تمرکز مستمر بر تدریس سبک های یادگیری می تواند دلایلی بر عملکرد ضعیف دانشجویان باشد و همچنین به ایجاد موانع غیر ضروری یادگیری دانشجویان با تغییر توجه استادان به دور از اعمال تجربی بیشتر پشتیبانی آموزش و شیوه های یادگیری منجر شود (کوفیلد و همکاران، 2004؛ راینر، 2010). از آنجا که مفهوم سبک های یادگیری در همه جای آموزش عالی وجود دارد، ما احساس می کنیم باور دانشجویان و اساتید در مورد سبک های یادگیری مهم می باشد.
با توجه به راه های مختلفی تعریف یادگیری، اولین هدف ما شناسایی تعاریف مشترک اساتید و دانشجویان از یادگیری و رابطه آنها به اعتقادات در مورد یادگیری می باشد. هدف دوم، تدریس سبک های یادگیری در آموزش عالی به منظور بررسی تاثیر باورهای عمومی در مورد باور در مورد سبک های یادگیری می باشد. برای اهداف این مطالعه، ما اعتقادات در مورد یادگیری، به عنوان بزرگترین مانع یادگیری، چه سبک های یادگیری موجود و یا آموزش سبک یادگیری برای افزایش یادگیری هدف قرار دادهیم. ما احساس می کنیم این باورها مناطقی از مهمترین اختلاف نظر بین دانشجویان و اساتید را نشان می دهد.
مطالعه مقدماتی
با توجه به عدم تحقیق مقایسه ای از تعاریف یادگیری و تاثیر آن در باورهای در مورد یادگیری، ما یک مطالعه مقدماتی را آغاز نمودیم که به صورت کیفی اعتقادات اساتید و دانشجویان در مورد یادگیری بررسی می کند. این کار اولیه، فرضیه خاص تعیین شده در مطالعه حاضر را به نمایش گذاشته است. در مطالعه مقدماتی ما، 27 استاد و 101 دانشجو در پاسخ به سوالات باز در مورد توضیح چگونگی آموزش و احساس در مورد مانع یادگیری دانشجویان انتخاب گردید. این داده ها موضوعات توصیف مشترک دانشجویان و اساتید در مورد یادگیری را نشان داد. به عنوان مثال، دانشجویان یادگیری را به عنوان درک، استفاده، توصیف، توضیح و تفسیر اطلاعات (توانایی استفاده از اطلاعات مشترک)، کسب و ایجاد دانش (موضوع مشترک: مشارکت فرآیندهای حافظه)، و به میزان کمتر، به عنوان یک سبک توصیف نمودند. به طور مشابه، اساتید یادگیری را به عنوان فرایند درگیر کسب و ایجاد دانش و توانایی استفاده از اطلاعات توصیف نمودند. با این حال، اساتید یادگیری را به عنوان یک سبک خود به خود تعریف نمی کنند. این توصیف بیان شده از یادگیری توسط دانشجویان و اساتید شباهت نزدیکی با مفاهیم بیان شده یادگیری توسط دانشجویان در کار های دیگر (ریچاردسون، سال 2005 برای یک بررسی)، و در نهایت تعاریف انتخاب یادگیری در این نظرسنجی فعلی استفاده می شود. جالب است که وقتی از دانشجویان و استادان خواسته شد که چه عواملی مانع یادگیری دانشجویان است، دانشجویان عمدتا آنچه را که به عنوان عوامل خارجی شناخته شده است (یعنی توانایی تدریس) و اساتید عمدتا آنچه را که به عنوان عوامل داخلی (یعنی عدم علاقه، تمرکز، و آماده سازی شده از دانشجویان) شناخته شده، ذکر کردند.
مبتنی بر نتایج کیفی، ما یک اقدام مشخص از تعریف و اعتقادات در مورد یادگیری ایجاد کرده و قادر به شناسایی چند فرضیه خاص برای مطالعه حاضر بودیم. پیرو نتایج حاصل از مطالعه مقدماتی، ما انتظار داشتیم که دانشجویان و اساتید تعاریف مشابهی از یادگیری ارائه دهند اما آنها (اساتید و دانشجویان) موانع بزرگتر را یادگیری دانشجویان نشان دادند، یعنی بیشتر دانشجویان، اساتید را ذکر کردند و بیشتر اساتید، دانشجویان را ذکر کردند. ما همچنین فرض کردیم که از دانشجویان و اساتید کسی مخالف محلی که یادگیری صورت می گیرد (در داخل و یا خارج از کلاس) نیست، در حالیکه بیشتر دانشجویان داخل کلاس را ذکر کرده و بیشتر اساتید خارج از کلاس را ذکر کردند. علاوه بر این، ما فرض کردیم که اعتقادات دانشجویان در مورد اینکه چه کسی و کجا مانع یادگیری می شود، می تواند با اعتقاد به سبک های یادگیری در ارتباط باشد. برخی استدلال کرده اند که تمرکز بر آموزش به سبک های یادگیری دانشجویان می تواند به دلایل عملکرد ضعیف و همچنین ایجاد موانع غیر ضروری یادگیری دانشجویان منجر شود (کوفیلد و همکاران، 2004؛ راینر، 2010). بنابراین، ما به طور خاص انتظار داریم که باور در مورد سبک های یادگیری با دیدگاه اساتید به عنوان بزرگترین مانع یادگیری است و این اعتقاد که آموزش سبک یادگیری، یادگیری را افزایش می دهد و در نتیجه، این باور وجود دارد که یادگیری در درجه اول در داخل کلاس مطابقت دارد.
برای ارزیابی این فرضیه، ما یک مطالعه کمی با هدف مقایسه تعاریف دانشجویان و اساتید از یادگیری و عوامل مرتبط که می تواند یادگیری دانشجویان در آموزش عالی را تحت تاثیر قرار دهد، انجام دادیم. داده های گزارش شده در اینجا بخشی از یک مطالعه اکتشافی بزرگتر ارزیابی باورهای دانشجویان و اساتید در مورد یادگیری است که مطالعه و ارزیابی شده است. هدف ما در پژوهش حاضر، شناسایی روابط بین باورهای دانشجویان و اساتید در مورد یادگیری به عنوان اولین گام به سوی درک این موضوع است که چگونه چنین اعتقاداتی ممکن است فرایند یادگیری را تحت تأثیر قرار دهد.
روش شناسی
شركت كنندگان
ما دانشجویان و اساتید مقطع کارشناسی دانشگاه هنرهای آزاد متوسط خصوصی و عمومی مقطع کارشناسی جنوب شرقی آمریکا را بررسی نمودیم. صدو شصت و چهار دانشجو در مقطع کارشناسی (134 زن) به سئوالات پاسخ دادند. دانشجویان (سن19.62 M=، SD = 1.55) در 26 رشته در چهار سطح طبقه بندی شدند (53 دانشجویان سال اول، 56سال دوم ، 36 دانشجوی جوان، 19 دانشجوی مسن). میانگین معدل شان 3.17 بود (SD = 0.47). از هشتاد و یک پاسخ دهنده استاد (48 زن)، 23 نفر در زمینه های علمی مختلف، و پنج مرتبه (28 دستیار، 16 دانشیار، 20 استاد تمام، 12 مربی، چهار دیگر)، و چهار وضعیت (11 غیرمتصدی ، 36 شاغل، 27 تصدی آهنگ، شش نفر دیگر) بودند. یکی از اعضای هیئت علمی ترجیح به افشای رتبه و یا تصدی وضعیت نبود، و سه نفر نمی خواستند جنسیت خود را آشکار کنند.
مواد
نویسندگان این مطالعه دو بررسی مبتنی بر وب را برای مقایسه دیدگاه دانشجویان و اساتید در مورد یادگیری طراحی کرده اند. هر دو نظر سنجی اطلاعات دموگرافیک و انتخاب اجباری را در طیف لیکرت جمع آوری نموده است. بخش هایی از این بررسی همچنین برای یک مطالعه جداگانه در ارزیابی یادگیری، مطالعه و ارزیابی استفاده شده است.
دانشجویان مورد بررسی شامل 76 نفر و اساتید مورد بررسی شامل 37 نفر بودند. طول بررسی به عنوان تابعی از ماهیت موارد متفاوت بود. هر دو دانشجویان و اساتید در مورد تعریف شان از یادگیری، جایی که آنها معتقد بودند آموزش باید صورت بگیرد، و مانع یادگیری مورد سئوال قرار گرفتند. با این حال، به عنوان بخشی از یک پروژه جداگانه، از دانشجویان همچنین چند سوال اضافی مربوط به روش مطالعه برای دوره های خاص، انگیزه خود برای مطالعه، تکنیک های خاص مورد استفاده قرار گرفته در هنگام مطالعه، و چند سوال در مورد درک سبک یادگیری خود پرسیده شد.
پاسخ های انتخاب شده برای هر دو انتخاب اجباری و سوالات مقیاس لیکرت از پاسخ دانشجویان و اساتید وارد شده به سوالات باز مطالعه مقدماتی قبلاً شرح داده شد. هدف اصلی این مطالعه تنها دستیابی به اطلاعات خاص در مورد اعتقادات دانشجویان و اساتید در مورد یادگیری بود. بنابراین، ما از موضوعات مشترک این سوالات باز اولیه (جدول 1) در زمان ساخت سوال انتخاب اجباری برای بررسی فعلی استفاده نمودیم. نمونه هایی از سوالات را مجبور به یادگیری انتخاب در سراسر گروه پاسخ دهنده عبارتند از، "تعریف شما از یادگیری چیست. تعریفی که به بهترین وجهی مفهوم خود را از یادگیری ارائه می کند؟ "و" با توجه به تجربه خود، بزرگترین مانع یادگیری دانشجویان چیست؟ "چه سبک ها و باورهایی در مورد یادگیری با پرسش انتخاب اجباری مورد بررسی قرار گرفت،" آیا با این اظهارات موافق اید؟ مردم سبک های مختلف یادگیری دارند "و" شما چه سبک یادگیری را غالباً تعیین می کنید؟ "مقیاس لیکرت برای گرفتن اطلاعات برای مطالعه دیگری استفاده شده بود. ضمیمه B یک کپی کامل از بررسی بود.
روش
در هر دو دانشگاه، دانشجویان و اساتید از طریق لیست های پستی الکترونیکی انتخاب شدند. علاوه بر این، ما از وب سایت مشارکت آنلاین بخش خود و از طریق دانشجویانی می توانند از دوره های تحقیق اعتباری و یا اعتبار اضافی برای مشارکت دریافت کنند استفاده نمودیم. شرکت کنندگان به طور کامل اطلاع داده شدند که هدف از مطالعه ما بررسی باورها در مورد یادگیری در مقطع کارشناسی (برای اساتید) و یا ارزیابی باورها در مورد یادگیری در مقطع کارشناسی (برای دانشجویان) و پاسخ های دانشجویی و آموزشی مربوطه می شود. همه پاسخ ها به صورت ناشناس جمع آوری شد.
نظرسنجی با گوگل درایو انجام شد، و پاسخ همه داده ها از طریق این سرویس آنلاین جمع آوری شد. برای شرکت کنندگان یک ارتباط اینترنتی فراهم شده بود و می توانستند در هر مکانی با یک کامپیوتر و دسترسی به اینترنت در این نظرسنجی شرکت نمایند. هنگامی که شرکت کنندگان بر روی لینک کلیک می کردند، آنها بلافاصله به یک صفحه وب حاوی خلاصه ای از مطالعه و فرم رضایت هدایت می شدند. پس از دریافت رضایت آنها، شرکت کنندگان می توانستند به سوالات مطالعه مقدماتی پاسخ دهند. هر دو نظر سنجی با سوالات دموگرافیک آغاز می شد، و سوالات در بخش های جداگانه (به عنوان مثال، سوالات دموگرافیک، ارزیابی دوره، یادگیری) گروه بندی شده بودند. هر صفحه شامل بررسی یک گروه از این پرسش ها (به جای یک سوال در هر صفحه) بوده و کمتر از 20 دقیقه برای پر کردن پرسشنامه زمان لازم بود.

جدول 1 . آیتم های مطالعه مقدماتی دانشجویان و اساتید
هدف موارد بررسی

اساتید

1. چه نوع دانشجویی به نظر شما در درجه اول یاد می گیرد؟
2. آیا شما فکر می کنید دانشجویان مقطع کارشناسی روش مطالعه متفاوتی برای دوره های عمده خود در برابر غیر دوره های اصلی خود دارند؟
3. به نظر شما چرا برخی از دانشجویان روش مطالعه متفاوتی برای دوره های اصلی خود دارند؟
4. تکنیک های مطالعه ای که فکر می کنید دانشجویان استفاده می کنند (برای دوره های اصلی داخل و خارج) فهرست نمایید.
5. با توجه به دوره های خود ، "یادگیری" را چگونه توصیف می کنید ؟
6. با توجه به دوره های خود، عواملی که فکر می کنید مانع یادگیری دانشجویان شود را فهرست نمایید.
7. با توجه به دوره های خود ، شما فکر می کنید بهترین راه ارزیابی یادگیری دانشجویان چیست؟
8. فکر می کنید چه چیزی دانشجویان را به مطالعه تشویق می کند.
9. چقدر ارزش دوره نشان می دهد که چند نفر از دانشجویان یاد خواهند گرفت؟
10. چه اندگیزاننده ای دانشجویان را به مطالعه خارج از کلاس تشویق می کند؟
11. چه اندگیزاننده ای دانشجویان را به مطالعه داخل کلاس تشویق می کند؟
12. چقدر راهبردهای مطالعه دانشجویان برای یادگیری شان مفید خواهد بود؟

دانشجویان

1. آیا شما به طور معمول برای دوره های عمده داخلی خود در مقابل دوره های عمده خارج خود مطالعه دیگری انجام می دهید؟
2. اگر پاسخ شما در بالا "بله" است، بگویید چرا مطالعه دیگری برای دوره های عمده خود انجام می دهید.
3. تکنیک های مطالعه ای که استفاده می کنید (برای دوره های عمده در داخل و خارج خود) فهرست کنید.
4. با توجه به دوره های خود، "یادگیری" را چگونه توصیف می کنید ؟
5. با توجه به دوره های خود، عواملی را که فکر می کنید مانع یادگیری می شود فهرست کنید.
6. با توجه به دوره های خود ، فکر می کنید بهترین راه برای ارزیابی یادگیری چیست؟
7. به ما بگویید با چه انگیزه ای شما مطالعه می کنید.
8. چقدر ارزش دوره نشان می دهد که شما یاد خواهید گرفت؟
9. چه انگزاننده ای شما را برای مطالعه داخل کلاس تشویق می کند؟
10. چه انگزاننده ای شما را برای مطالعه خارج کلاس تشویق می کند؟
11. چقدر راهبردهای مطالعه شما برای یادگیری تان مفید خواهد بود؟

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

The effect of family therapy on the changes in the severity of on-line game play and brain activity in adolescents with on-line game addiction

Abstract
We evaluated whether a brief 3-week family therapy intervention would change patterns of brain activation in response to affection and gaming cues in adolescents from dysfunctional families who met criteria for on-line game addiction. Fifteen adolescents with on-line game addiction and fifteen adolescents without problematic on-line game play and an intact family structure were recruited. Over 3 weeks, families were asked to carry out homework assignments focused on increasing family cohesion for more than 1 hour/day and 4 days/week. Before therapy, adolescents with on-line game addiction demonstrated decreased activity as measured by functional magnetic resonance imaging (fMRI) within the caudate, middle temporal gyrus, and occipital lobe in response to images depicting parental affection and increased activity of the middle frontal and inferior parietal in response scenes from on-line games, relative to healthy comparison subjects. Improvement in perceived family cohesion following 3 weeks of treatment was associated with an increase in the activity of the caudate nucleus in response to affection stimuli and was inversely correlated with changes in on-line game playing time. With evidence of brain activation changes in response to on-line game playing cues and images depicting parental love, the present findings suggest that family cohesion may be an important factor in the treatment of problematic on-line game playing.

Keywords:
Family therapy, On-line game addiction, Functional magnetic resonance imaging , Caudate , Dorsolateral prefrontal cortex

اثر خانواده درمانی در تغییرات شدت بازی آنلاین و فعالیت مغز در نوجوانان مبتلا به اعتیاد به بازی آنلاین (بر روی خط)

چکیده
ما ارزیابی کرده ایم که آیا یک مداخله 3 هفته ای خانواده درمانی مختصر می تواند الگوهای فعالیت مغزی را در پاسخ به نشانه های محبت و بازی در نوجوانان خانواده های ناکارآمد که معیارهای اعتیاد به بازی آنلاین را مشاهده می کنند تغییر دهد. پانزده نوجوانان با اعتیاد به بازی آنلاین و پانزده نوجوانان بدون مشکل اعتیاد به بازی آنلاین و یک ساختار خانواده سالم و دست نخورده انتخاب شدند. برای بیش از 3 هفته، از خانواده ها خواسته شد تا برای افزایش انسجام خانواده بیش از 1 ساعت در روز و 4 روز در هفته بر انجام تکالیف تعیین شده متمرکز شوند. قبل از درمان، نوجوانان با اعتیاد به بازی آنلاین کاهش فعالیت به عنوان تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) در دمی، شکنج تمپورال میانه، و لوب پس سری در پاسخ به تصاویر نقش محبت پدر و مادر و فعالیت اندازه گیری شده از افزایش جلو میانی و فوقانی جداری در احساس پاسخ به بازی آنلاین، نسبت به افراد سالم نشان دادند. بهبود در انسجام خانواده درک شده 3 هفته ای از درمان با افزایش در فعالیت هسته دمی در پاسخ به محرک محبت به صورت مستقیم و با تغییرات در زمان بازی آنلاین به صورت معکوس در ارتباط بود. با شواهدی از تغییرات مغز در پاسخ به بازی آنلاین در نشانه ها و تصاویر نقش عشق پدر و مادر، نتایج این پژوهش نشان داد که انسجام خانواده ممکن است یک عامل مهم در درمان مشکل بازی آنلاین باشد.
کلید واژه ها: خانواده درمانی، اعتیاد به بازی آنلاین، تصویرسازی تشدید مغناطیسی عملکردی، دمی، قشر جلویی مغز خلفی جانبی.

1. مقدمه
1.1. ساختار خانواده و خانواده درمانی در نوجوانان مبتلا به اعتیاد
ارتباط بین ساختار خانواده های ناکارآمد و استفاده از مواد مخدر در نوجوانان توسط چندین مطالعه بهداشت عمومی ارائه شده مورد ارزیابی قرار گرفته است (فروجد و همکاران، 2007؛ روسیت و همکاران، 2007). در یک نظرسنجی در مورد سیگار کشیدن شامل 32961 جوان، سیگار، الکل، و مصرف مواد مخدر با خانواده های غیر سالم همراه بود (ماک و همکاران، 2010). علاوه بر این، عدم درک نزدیکی خانواده و عشق ارائه شده برای افزایش خطر ابتلا به رفتار تهدید کننده سلامت، مانند مصرف مواد مخدر در نوجوانان است (رینولدز و راب، 1988). در مطالعه ای از عوامل خانوادگی کمک کننده به اعتیاد به اینترنت، ین و همکاران (2007) گزارش کرده اند که سطوح بالاتری از والدین نوجوانان درگیر و عملکرد پایین تر خانواده شان با اعتیاد به اینترنت در ارتباط بودند. چینی ها گفته اند " پشت سر گذاشت کودکان تان باشید" به دلیل مهاجرت والدین از مناطق روستایی به شهرها برای کار، گزارش شده است که در معرض خطر عدم فعالیت بدنی، اعتیاد به اینترنت، و سیگار کشیدن می باشند (گائو و همکاران، 2010). در یک مطالعه، از مجموع 1369 دانشجو، تسای و همکاران (2009) گزارش کردند که کمبود حمایت اجتماعی یک عامل خطرساز مهم برای اعتیاد به اینترنت می باشد. علاوه بر این، گزارش شده است که تنهایی و اختلاف خانوادگی نیز منجر به اعتیاد به اینترنت می شود (جوان، 1996؛ نالوا و آناند، 2003).
اگر چه برخی از چالش ها در شرایط امکان ارائه درمان وجود دارد، خانواده درمانی برای بیماران مبتلا به وابستگی مواد ارائه شده است (مورگان و کرین، 2010 ؛ کرین، 2007). در مقایسه با یک مداخله درمان مواد مخدر روانشناختی، خانواده یکپارچه و درمان شناختی رفتاری به منظور کاهش نرخ استفاده از ماری جوانا و بهبود حل مسئله و یادگیری مهارت های استراتژی در نوجوانان مبتلا به وابستگی مواد گزارش شده است (لاتیمر و همکاران، 2003). نظارت و علاقه والدین به کودکان خود نیز برای درمان و مدیریت نوجوانان مبتلا به اعتیاد به اینترنت مهم باشد (لین و همکاران، 2009). یانگ (2009) تاکید کرد که تلاش های والدین از قبیل حد تنظیم با توجه به زمان پخش و تعویض استفاده از کامپیوتر به انجام مشق شب عناصر مهمی برای درمان اعتیاد به اینترنت نوجوانان می باشد. علاوه بر این، خانواده درمانی توسط بیان استراتژیک کوتاه مدت اصلاح شده خانواده درمانی برای اعتیاد به مواد در کاهش اجباری بازی در نوجوانان مفید است (رابینز و همکاران، 2011).
1.2. فعالیت مشابه مغز در پاسخ به محبت و اعتیاد
با این وجود نتایج نشان می دهد که خانواده درمانی برای درمان اعتیاد نوجوانان موثر است، مطالعات منتشر شده متعددی وجود دارد که نشان می دهد تغییرات مغز برای خانواده درمانی در بیماران مبتلا به وابستگی مواد متمرکز شده است. در مقابل، مطالعات مختلفی از فعالیت مغز در پاسخ به عشق رمانتیک و یا محبت والدین وجود دارد. این مطالعات ارتباط بین محرک نقش عشق یا دلبستگی بین فردی و فعالیت مغز در قشر فرونتال و جسم مخطط اشاره کرده اند (بارتلز و زکی، 2004؛ تیلور و همکاران، 2009؛ فراسکلا و همکاران، 2010). قابل ذکر است، که این مناطق مغز نیز برای نشانه مصرف پاسخ در گروه افراد وابسته به مواد مخدر می باشد به طوری که برخی از محققین ویژگی های مشابه عشق و اعتیاد را اشاره کرده اند (فیشر و همکاران، 2005؛ فراسکلا و همکاران، 2010). به عنوان مثال، علاقه شدید یک عاشق به یک فرد مورد نظر، خلق و خوی ناپایدار، ولع مصرف، وسواس، اجبار، واقعیت تحریف شده، و از دست دادن کنترل خود، یافته های مشابه موازی در مصرف کنندگان مواد مخدر می باشد (گریفین-شلی، 1991؛ ملودی و همکاران، 1992). بر اساس مشاهدات از افزایش فعالیت در سمت راست شکمی و هسته تگمنتوم دمی راست در پاسخ به تصاویر محبوب دیگران، فیشر و همکاران (فیشر و همکاران، 2005) نشان دادند که مسیر دوپامینرژیک ممکن است عشق رمانتیک مرتبط را به رسمیت بشناسد. در مقایسه با چهره های ناآشنا، فعال شدن چین خوردگی سینوسی مغز پاراهیپوکامپا (ماده خاکستری قشر منطقه مغز) افزایش یافته که در پاسخ به تصاویری از شریک زندگی مشاهده شده مواجه است (تیلور و همکاران، 2009). بارتلز و زکی (2004) فعال شدن هسته دمی را در پاسخ به تصاویر نقش عشق مادر و عشق رمانتیک در افراد سالم گزارش کرده اند.
جالب توجه است، مناطق قشر پره فرونتال و زیر قشری ممکن است در پاسخ به بازی های ویدئویی واسطه باشد (کئوپ و سیلور، 1998؛ ماتسودا و هیراکی، 2006). در طیف سنجی مادون قرمز (NIRS) مطالعه نزدیک از سیزده کودک و نوجوان (7-14 ساله)، کاهش مداوم هموگلوبین اکسیژن در قشر جلوی مغز پشتی دو طرفه در طول بازی های ویدئویی مشاهده شده است (ماتسودا و هیارکی، 2006). کئوپ و سیلور (کئوپ و سیلور، 1998) اشاره کرده اند که دوپامین در تالاموس در طول بازی آشکار می شود. مطالعات اخیر fMRI برای بازی آنلاین پیشنهاد کرده اند که هسته فعالیت مشاهده شده در پاسخ ممکن است به آنچه در بیماران مبتلا به وابستگی مواد و نشانه در معرض مواد مخدر مشاهده شده، شبیه می باشد (کو و همکاران، 2009؛ هان و همکاران، 2011). کو و همکاران (2009) گزارش کرده اند که بیماران مبتلا به اعتیاد بازی آنلاین در مقایسه با الگوهای فعال مشاهده شده در افراد داوطلب سالم، نشانه بازی آنلاین افزایش فعالیت در خلفی جانبی کرتکس، قشر جلوی مغز، سینگولیت قدامی، هسته اکومبنس، و هسته دمی نشان می دهند. مطالعات FMRI قبلی ما نیز گزارش کرده اند که ولع مصرف برای بازی آنلاین در پاسخ به نشانه بازی آنلاین با ارزش بتا برای خوشه های فعال در شکنج قدامی پائین چپ، و پاراهیپوکامپا سمت چپ شکنج، و تالاموس راست در پاسخ به نشانه بازی آنلاین در داوطلبان سالم همراه بود.
1.3. فرضیات
در مطالعه حاضر، بر اساس یافته های منتشر شده، ما ارزیابی کرده ایم که آیا یک مداخله 3 هفته ای خانواده درمانی مختصر می تواند الگوهای فعالیت مغزی را در پاسخ به نشانه محبت و بازی در نوجوانان خانواده های ناکارآمد با معیارهایی برای اعتیاد به بازی آنلاین تغییر دهد.
2. روش
2.1. افراد
نوجوانان و والدین آنها که از گروه روانپزشکی مرکز پزشکی دانشگاه چانگ آنگ برای امکان ارزیابی و درمان اعتیاد به بازی های آنلاین بازدید نمودند، پانزده خانواده با اختلال متوسط تا شدید خانوادگی به شرکت در این مطالعه موافقت کردند. خانواده های ناکارآمد به عنوان خانواده های دارای سازگاری، مشارکت، رشد، محبت، و نمرات حل و فصل (FAPGAR) (اسمیلکستین، 1978، 1980) کمتر از 3؛ نمره سازگاری مقیاس خانواده سازگاری و انسجام ارزیابی (FACES III) (اولسون، 1986، 1991) کمتر از 24؛ و نمره انسجام در چهره III کمتر از 40 مشخص گشتند. علاوه بر این، معیارهای مشکل بازی آنلاین 1) زمان بازی بیشتر از چهار ساعت در روز و 30 ساعت در هفته (کو و همکاران، 2009؛ هان و همکاران، 2010): 2) نمرات مقیاس اعتیاد به اینترنت جوان (YIAS) (یانگ، 1996؛ یو و همکاران، 2004؛ ولز و همکاران، 2006) بیشتر از 50. در یک مطالعه اپیدمیولوژی دانش آموزان کره ای، یو. همکاران. (2004) گزارش دادند که 14 درصد از دانش آموزان با استفاده از یک استاندارد IAD> 50 معیارهای اعتیاد به اینترنت مشکل ملاقات کردند ؛ و 3) رفتار یا ناراحتی به دلیل بازی آنلاین بیش از حد معیارهای DSM-IV برای سوء مصرف مواد (American_Psychiatric_Association ، 2000) دچار اختلال می شود. برای غربالگری سایر مشکلات روانی، مصاحبه بالینی ساختاریافته برای DSM-IV و پرسشنامه افسردگی بک (BDI) اجرا شد (بک و همکاران، 1961). معیارهای خروج از مطالعه شامل: (1) نوجوانان با سابقه و یا قسمت فعلی بیماری روانی؛ (2) نوجوانان با سابقه سوء مصرف مواد یا وابستگی به الکل و تنباکو؛ (3) نوجوانان مبتلا به اختلالات عصبی و پزشکی؛ و (4) نوجوانان با منع MRI اسکن مانند ترس از فضاهای بسته و ایمپلنت. پانزده خانواده سالم با استفاده از آگهی ارسال شده در درون دانشگاه چانگ آنگ و خانواده سالم با فرزندان نوجوان انتخاب شدند. پروتکل تحقیقات توسط هیئت نهادی بیمارستان دانشگاه چانگ آنگ بررسی و به تصویب رسید. رضایت آگاهانه تأیید شده توسط تمام نوجوانان و والدین آنها ارائه شد.
تفاوت سنی (نوجوانان با مشکل بازی آنلاین: 1.5 ± 14.2 سال، در مقایسه با افراد سالم: 1.3 ± 14.0 سال، Z = 0.61، P = 0.54) و سال آموزش (نوجوانان با مشکل حین بازی آنلاین: 1.8 ± 7.5 سال، در مقایسه با افراد سالم: 1.3 ± 7.0 سال، Z = 1.08، P = 0.28) وجود داشت. بین دو گروه تفاوت معناداری از نظر نمرات YIAS (Z = 4.12، p<0.01)، مجموع مدت زمان بازی (Z = 3.98، p<0.01)، و نمرات FAPGAR وجود داشت (Z = 3.21، p<0.01) . متوسط زمان بازی های ویدئویی در 15 نوجوان با اعتیاد به بازی آنلاین (9.6 ± 34.5 ساعت در هفته) و در مقایسه با 15 جوان سالم (1.7 ± 3.1 ساعت در هفته) توسط بیماران خود و تایید شده توسط والدین گزارش گردید. میانگین نمرات YIAS نوجوانان با اعتیاد به بازی آنلاین در مقایسه با افراد سالم در ابتدا 11.2± 75.1 و 34.5 ± 9.6 بود. میانگین نمرات FAPGAR برای نوجوانان با اعتیاد به بازی آنلاین در مقایسه با افراد سالم در ابتدا 1.5 ± 2.5 و 5.8 ± 1.8 بود.

شکل 1. تعامل بین گروه (شاهد در مقابل کنترل) و محرک (محبت / بازی در مقابل خنثی) در پاسخ به محبت / بازی در ابتدای مطالعه.
2.2. خانواده درمانی
شدت مشکلات بازی آنلاین با مقدار بازی آنلاین و مقیاس نمرات اعتیاد به اینترنت جوان (YIAS) (یانگ، 1996) مورد بررسی قرار گرفت. عملکرد خانواده با استفاده نمرات (APGAR)خانواده سازگاری، مشارکت، رشد، محبت و حل و فصل (اسمیلکستین، 1978، 1980) انجام شد. نوجوانان با مشکل بازی آنلاین و خانواده های ناکارآمد و والدین خود هفت بار (دو بار برای ارزیابی وضعیت بالینی و مغز فعالیت، و پنج جلسه برای خانواده درمانی) بازدید کردند. در اولین دیدار و بازدید ارزیابی نهایی، خانواده ها فعالیت اصلی و شدت مشکلات بازی آنلاین بیمارستان دانشگاه چونگ آنگ را ارزیابی کردند. در روز اول خانواده درمانی، همه خانواده ها تحت یک ارزیابی عملکرد خانواده بودند. در طول روز دوم خانواده درمانی، روانپزشک نوجوانان و اعضای خانواده با تمرکز بر کاهش رفتارهای مشکل و افزایش انسجام خانواده تعامل داشتند (گورل، 1998)، به علاوه، هر خانواده ناکارآمد با کمک یک روانپزشک نوجوان، ایجاد تمرینات طراحی شده برای بهبود انسجام خانواده به اشتراک گذاشته شدند. سه خانواده ورزش هایی مانند پریدن از طناب، شنا، بدمینتون به اشتراک گذاشته شده را انتخاب کردند. خانواده سه بازی های گروهی انجام دادند. دو خانواده با یکدیگر موادغذایی پختند. دو خانواده با هم یک زبان خارجی را مورد مطالعه قراردادند. یک خانواده (نوجوانان و مادر) در یک موسسه هنری برای درس طراحی شخصیت های متحرک حضور داشتند. سه خانواده با هم درام معروفی را تماشا کردند. در طول 3 هفته درمان، از همه خانواده ها خواسته شد تا بر روی فعل و انفعالات جدید خود برای بیش از 1 ساعت در روز و 4 روز در هفته کار کنند. از هر خانواده خواسته شده بود تا از خود به هنگام فعالیت در این کار جدید، فعالیت مشترک عکس بگیرند. در روزهای 3، 4 و 5 خانواده درمانی، نوجوانان و والدین شان فعالیت های جدید خود را شرح دادند و نوجوانان با یک هدیه کوچک و برچسب پاداش داده شدند. علاوه بر این، اعضای روانپزشک و خانواده ها ملاقات کردند تا در ادامه بر مراحلی که می توان برای بهبود در پویایی خانواده اتخاذ کرد تمرکز نمایند (گورل، 1998). از 15 خانواده، یک خانواده بدون هر گونه اطلاع پس از اولین بازدید. هیچ درمان دیگری برای افراد و خانواده ها به جز خانواده درمانی در طول دوره مطالعه وجود نداشت. هیچ پیگیری و یا درمان ارائه شده ای به اعضای گروه در مقایسه با گروه سالم وجود نداشت.
2.3. اسکن FMRI
نوجوانان با مشکلات بازی و خانواده های ناکارآمد بیمارستان دانشگاه چونگ انگ (CAUH) را برای اسکن FMRI در ابتدا و برای 3 هفته درمان بازدید کردند. در هر بار مراجعه، فعالیت مغز در طول ارائه دو مجموعه از محرک مورد بررسی قرار می گرفت: یکی صحنه های شامل نشان دادن محبت و دیگر صحنه ها شامل بازی آنلاین. همه تصویربرداری عملکردی با استفاده از یک تصویربرداری رزونانس مغناطیسی عملکردی با سطح اکسیژن خون 3Tوابسته (BOLD) انجام شد (fMRI حاصل ACHIEVA 3.0، فیلیپس، آیندهون هلند). در هر دو جلسه اسکن، محرک با استفاده از سیستم IFIS-SATM ارائه شد (شرکت دستگاه MRI، Waukesha ، WI، USA). پارامترهای کسب شده برای هر جلسه از fMRI شامل: 180 تصاویر اکو مسطح (EPI، 33 برش عرضی، 4.0 میلیمتر ضخامت، اندازه وکسل 1.8 × 1.8 × 4.0 میلیمتر، زمان اکو TE = 30ms، زمان تکرار (TR) = 3000 MS، زاویه تلنگر =° 90 ، رزولوشن 128 × 128پیکسل، میدان دید FOV) = 230 × 230) ) در فواصل 3 ثانیه ثبت شدند. برای تصویربرداری تشریحی، تصویربرداری سه بعدی T1 وزن گرادیانت اکو در سریع مغناطیسی آماده (MPRAGE) داده ها با این پارامترها جمع آوری شد: TR = 2000ms، TE = 4.00ms، FOV = 256 × 256 میلی متر، 340 برش، 0.9 × 0.9 × 1.0mm اندازه وکسل ، زاویه تلنگر =° 30.
2.4. پارادایم fMRI
از هر نوجوانان با اعتیاد به بازی آنلاین در مقایسه با افراد سالم خواسته شد صحنه های محبت و بازی را بدون پاسخ مشاهده نمایند. صحنه محبت شامل تصاویر نشان دادن در آغوش گرفتن فرزند توسط والدین خود، بوسیدن فرزند توسط مادر خود، جشن تولد خانواده کودک بازی فوتبال با پدر خود، و یک خانواده شاد با چهره های خندان می باشد. صحنه های بازی شامل یک مجموعه جداگانه از محرک نشان دادن تصاویر از بازی که از هر نوجوان معمولا بازی انجام شده: چهار بازی، چهار بازی ناگهانی، بازی جهان وارکرفت، دو بازی، یکی بازی به سیاه چال انداختن و یکی بازی های مهارت ستاره.
محرک محبت 450 ساعت زمان می برد و شامل پنج فعالیت مستمر با 90 ساعت بخش بود. هر بخش 90 ساعتی شامل سه 30 ساعت زیر بخش بود. یک سانتر سفید در یک زمینه سیاه و سفید (B)، یک صحنه خنثی (N؛ درخت، جریان، کتاب، صندلی)، و تحریک (S) در این 90 ساعت بخش شدند. پنج بخش به شرح زیر دستور داده شد: B-N-S، B-S-N، S-B-N، N-B-S و S-N-B. در پروتکل اسکن، بازی محرک در همان شیوه و به عنوان محرک محبت ارائه شد: یک صحنه خنثی (N، انیمیشن) و تحریک (S؛ در صحنه بازی).
2.5. تجزیه و تحلیل داده FMRI
بسته نرم افزار ویجر مغز (BVQX 1.9، نوآوری مغز ، ماستریخت، هلند) برای تجزیه و تحلیل داده های fMRI به دست آمده مورد استفاده قرار گرفت، همانطور که توسط هان و همکاران با جزئیات بیان شده بود (هان و همکاران، 2010). به طور خلاصه، هر سری زمانی fMRI برای مجموعه داده های سه بعدی MPRAGE با استفاده از یک الگوریتم چند مقیاس به ثبت رسید. تصاویر آناتومیک به طور فضایی برای فضای تالاریک استاندارد نرمال شده بود (تالاریک و تورنوکس، 1988). تحول غیر خطی یکسان پس از آن برای داده های سری زمانی fMRI استفاده شد. مراحل قبل از پردازش شامل اسکن اصلاح زمان و اصلاح حرکت. داده های کاربردی فضایی با استفاده از یک عرض کامل 6 میلی متر در نصف ارتفاع (FWHM) کرنل گوسی هموار بود و به طور موقت با استفاده از 4-S کرنل گوسی هموار بود.
2.6. تحلیل آماری
برای تجزیه و تحلیل سیگنال FMRI به زمان دوره ها، مدل خطی عمومی (GLM) و تجزیه و تحلیل اثرات تصادفی (RFX) با نقشه های پارامتری آماری فردی و گروهی فعال شدن مغز به کار گرفته شد. تفاوت در اطلاعات دموگرافیک از جمله نمرات FAPGAR، نمرات YIAS، و زمان بازی آنلاین بین نوجوانان اعتیاد به بازی آنلاین و افراد سالم با استفاده از مقایسه آزمون یو مان ویتنی مقایسه شد. به عنوان یک تجزیه و تحلیل سطح دوم در نوجوانان اعتیاد به بازی آنلاین، تغییرات مقدار متوسط β در گروه در طول 3 هفته درمان و تغییر نمرات YIAS، نمرات FAPGAR و زمان بازی همبستگی اسپیرمن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

The Relation between Anger and Emotional Synchronization in Children from Divorced Families

Abstract
Affective life is extremely important. Emotions determine well-being, satisfaction and fulfillment. The regulatory process of affectivity reflects the relationships between individuals in subjective experiences.

Family is the first healthy environment where a child must satisfy his need for love, acceptance, emotional synchronization and full emotional tank.

Anger often occurs, altering interpersonal relationships. Poor anger management is closely related with child's current and future problems such as school abandonment, failure, poor human relationships, resulting in a rejection of his family values.

Our survey deals with the child-adult relationships management. A divorced family generates poor attachments and grief in children. Parents should support and help children to satisfy their affective needs and overcome the divorce trauma more easily. A play-centered parental action is proposed.

Keywords
Anger, divorce, emotional tank, emotional synchronization

رابطه بین خشم و هماهنگ سازی عاطفی در کودکان خانواده های طلاق
چکیده
زندگی عاطفی بسیار مهم است. احساسات تعیین کننده رفاه، رضایت و خشنودی است. روند نظارتی هماهنگ سازی عاطفه نشان دهنده روابط بین افراد در تجارب ذهنی است.
خانواده اولین محیط زیست سالمی است که در آن یک کودک باید نیاز خود را برای عشق، پذیرش، هماهنگ سازی عاطفی و منبع پر هیجانی را برآورده کند.
خشم اغلب رخ می دهد، و روابط میان فردی را تغییر می دهد. مدیریت خشم ضعیف به طور نزدیک با مشکلات فعلی و آینده کودک مانند ترک مدرسه، شکست، روابط انسانی ضعیف، و در نتیجه رد ارزش خانواده اش در ارتباط است. بررسی های ما به مدیریت روابط کودک بزرگسالان می پردازد. یک خانواده طلاق ارتباط ضعیفی با غم و اندوه در کودکان ایجاد می کند. والدین باید برای برآوردن نیازهای عاطفی خود و غلبه بر صدمات طلاق راحت تر کمک و حمایت کنند. اقدام بازی محور والدین ارائه شده است.
کلمات کلیدی: خشم؛ طلاق؛ منبع عاطفی؛ هماهنگ سازی عاطفی

مقدمه
شعار: "تربیت یک کودک در راهی که باید برود و هنگامی که او مسن تر می شود او از آن دور نخواهد شد"
(مشاوره سولمون)
زندگی عاطفی، به دلیل حرکات تعیین کننده رفاه انسان، رضایت بلند مدت و تحقق فردی نقش بسیار مهمی در همه چیز ما بازی می کند.
عاطفه روند نظارتی است که نشان دهنده روابط بین افراد، تحت قالب تجارب ذهنی ناشی از این واقعیت است که نیازهای خاص راضی باشد یا نباشد.
ما انسان اجتماعی ایم و احساسات داریم، که برای تعلق به گروه های خاص، به دوست داشتن و دوست داشته شدن نیاز داریم.
بنابراین ما باید آگاه باشیم که دلبستگی برای توسعه ما ضروری است باشد. یک رابطه تعیین کننده بین کیفیت دلبستگی در دوران کودکی و بزرگسالان وجود دارد.
مبانی نظری
روانشناسان متخصص در روانکاوی بر این باورند که سبک های دلبستگی، به طور کلی روابط عاطفی ایجاد شده بین والدین و فرزندان در دوران کودکی خود تأثیر زیادی در توسعه آینده بزرگسالان و در پیکربندی بزرگسالان از شخصیت انسان دارد.
تا حدودی، سبک های دلبستگی به نوری در هر رابطه نزدیک که در آن روابط عاشقانه تر به راحتی می تواند درک شود درآمده است. هر کدام از این سبک ها در نهایت زندگی عاشقانه فرد را تحت تاثیر قرار می دهد (هازن، و شاور، صص 511-524.)
خانواده اولین محیط زیست سالمی از یک کودک است، که در آن او اولین گام های کوچک، با ترس و دست و پا چلفتی خود را به سمت توسعه خود برمی دارد. این ضروری است که خانواده باید نیازهای کودک را برآورده کند - حمایت والدین شامل هر دو پشتیبانی مادی و معنوی، اما عمدتا حمایت عاطفی می باشد. کودک باید احساس کند که او دوست داشته شده، پذیرفته می شود، ارزش دارد و منبع عاطفی خود را باید کامل داشته باشد.
همه این سه نوع از پشتیبانی ها بسیار مهم هستند و آنها هر دو به هم وابسته و مرتبط هستند. هیچ یک از آنها نمی تواند از بین رفته و یا اهمیت کمتری داشته باشد. اما عدم حمایت عاطفی ممکن است یک شکل از سوء استفاده احساسی در نظر گرفته شود و پیامدهای منفی بر رشد کودک داشته باشد.
کودکان به طور دائم نیاز به ادغام ذهن خود، ایده ها و احساسات در مورد پدر و مادر خود دارند. در خانواده های متضاد، پایه و اساس احساسات کودک و همچنین رفتار آینده اش بر دعوا، جداسازی و صحبت های خشونت آمیز میان والدین خود ایجاد شده است. بازنمودهای ذهنی کودک از پدر و مادر خود نمی تواند در کنار هم قرار داده شود، آنها نمی توانند با هم کار کنند، آنها همیشه در مقابل یکدیگرند به طوری که برای کودک جابجا کردن این بازنمودها در زندگی روزمره دشوار خواهد بود. برخی از والدین از زمان مشاجره در حضور فرزندان خود اجتناب می کنند، اما آنها از یک جنبه بسیار مهم چشم پوشی می کنند، یعنی اینکه کودک تمایل ذاتی به تفسیر و تصور حالات دارد.
بنابراین، والدین باید اختلافات خود را به شیوه ای با رفتار آزاد، حفظ لحن آرام، به جای شبیه سازی یک رابطه بی نقص بین آنها داشته باشند. آنها باید با خشم به روش بالغانه برخورد کنند.
خشم
خشم احساسی است که اغلب باعث ایجاد مشکلات در روابط بین فردی است، از این رو در درون خانواده وجود دارد. نه لزوما بروز خود خشم، اما راه بیان آن مشکلاتی ایجاد می کند. این اغلب به بدرفتاری کلامی و فیزیکی در خانواده منجر می شود و به همان اندازه اغلب آن دارای اثراتی بر کودک است.
خشم یک احساس است و با وجود آن که یک احساس طبیعی، واقعی و انسانی است، ما به عنوان بزرگسال، تا کنون ادراک اندکی درباره آن داریم. خشم نه مثبت و نه منفی است، اما آن می تواند تحریک کننده ای برای ما باشد، آن می تواند ما را به اتخاذ یک نگرش یا نگرش دیگری هدایت کند.
به سختی می توان در کلمات بیان کرد که در زمان عصبانیت ما چه احساسی داریم. و ما حتی کمتر می دانیم چگونه با آن مقابله کنیم و آن را به کاری سازنده تبدیل کنیم، چگونه و آن را به مهارت تبدیل کنیم. اگر ما، به عنوان بزرگسال، این احساسات را درک نمی کنیم، ما نمی توانیم آن را تعریف و مدیریت کنیم، پس چگونه می توانیم از یک کودک بخواهیم که خشم خود را مهار کند؟
مدیریت خشم ضعیف به طور نزدیک با تمام مشکلات فعلی یا آینده کودک در ارتباط است، از ترک مدرسه تا شکست در روابط ضعیف انسان. پرداختن به عصبانیت با یک روش نابالغ به رد ارزش های خانواده توسط کودک منجر می شود.
بنابراین، جو خانواده آشفته پس از طلاق، عدم کنترل خود و عاطفه بیان شده به ناسازگاری اجتماعی و به ناچار به تشکیل یک سبک دلبستگی کمبود در کودک منجر می شود.
علاوه بر این، شخصیت خانواده با تعارض قوی، با کمبود روان عاطفی و روانی اخلاقی، تا حد زیادی در روند بلوغ روانی و روانی-اجتماعی کودک تاثیر می گذارد.
مدل ارزش گذاری یا غیر ارزش گذاری توسط خانواده ارائه شده است، ارزش های منتقل شده توسط پدر و مادر خود، چه منفی یا مثبت، و همچنین نمایش خود از والدین خود به ساختار شخصیت کودک کمک خواهد کرد.
رفتار کودک همیشه از طریق شناسایی و با درونی کردن به خود و دیگران پیکربندی شده است. بنابراین، نفس انسان است که معمولا در یک صورت فلکی مثلثی عوامل شکل گرفته است: عشق، قدرت و ایمنی خانواده. به دنبال شکست والدین در انجام وظایف خود، و شناسایی کودک با والدین بیماری زا خود، هر کمبود عاطفی، و همچنین هر گونه سوء استفاده از قدرت موجب اختلالات رفتاری در کودکان می شود.
خانواده یک مدرسه واقعی برای احساسات کودک بر اساس عاطفه مادر و اقتدار پدرانه می باشد.
اگر او دوران کودکی اش را در یک محیط خانواده صرف کند که پر از محرومیت ها و خصومت ها باشد، در شرایط محروم کردن او از محبت و رضایت کافی از خواسته ها و آرزوهای طبیعی اش، کودک را از جنگ به اصطلاح تنظیم، به یک تجربه نگرش اعتراضی به هر گونه مقاومت، مخالفت و یا جلوگیری از خروج سوق می دهد.
طلاق پیامد منفی برای تمام خانواده ها، چه بزرگسالان و یا کودکان است. بررسی تخصصی نشان می دهد که اثرات طلاق بر بزرگسالان مشابه تاثیر ایجادی آن بر کودکان است. بزرگسال احساس می کنید که ایمنی عاطفی اش را تهدید کردند، سوگ از دست رفتن، احساسات سرخوردگی، احساس گناه، خشم، اعتماد به نفس پایین، در حالی که بچه ها یک عملکرد ضعیف در مدرسه، مشکلات رفتاری، حتی یک رفتار بزهکار، مشکل تنظیم، احساسات گناه، خشم دارند.
متاسفانه، آمار نشان می دهد که تعداد طلاق به طور قابل توجهی در سال های اخیر افزایش یافته است، اما محیط خشونت آمیز که در آن کودکان زندگی می کنند، دعوا و اختلافات بین پدر و مادر در حضور فرزندان شان اتفاق می افتد تاثیر بسیار بیشتری از خود طلاق دارد.
کودک از طریق تقلید یاد می گیرد، او عمل دیگران را در اطراف اش مشاهده کرده و سپس خود او اعمال می کند و متقاعد شده است که او باید چه کاری انجام دهد. به عبارت دیگر، شاهد تمام اختلافات بین پدر و مادر خود، بیان فیزیکی و کلامی آنها است، و اینکه کودک زمانی که با همسالان خود در تعامل است شروع به تقلید این رفتار می کند، و اعتقاد دارد که این روش طبیعی رفتار است، در حالی که بعد از آن او این رفتار را درونی خواهد کرد تا بتواند در روابط صمیمی خود آشکار نماید.
پس از جدایی پدر و مادر خود، کودک با شکل ارتباط خاص باقی مانده است. با این حال، اگر پدر و مادر در مشکلات عاطفی خود تمرکز کنند، توجه اش به سمت کودک خود به طور فزاینده کاهش می یابد و در این مورد که کودک ممکن است یک سبک دلبستگی ناایمن نسبت به هر دو پدر و مادر خود توسعه یابد، احساس ناامنی و رهایی، نه تنها با یک رقم والدین، اما هر دو آنها نادیده گرفته می شود.
طلاق باعث مقدار زیادی از اثرات روانی منفی، مانند خشم در برابر یک یا هر دو والدین، ناامنی، غم، حتی افسردگی می شود. خوشبختانه، بسیاری از کودکان یاد می گیرند - توسط پدر و مادر خود و یا توسط روان درمانگر کمک شوند - چگونگی پذیرش گذشته خود، در حالی که پدر و مادر یاد می گیرند که چگونه برای ایجاد یک محل برای آینده خود، راه خود در زندگی را قطع کنند.
کودک یک خانواده طلاق گرفته نیازهای مشابه کودک یک خانواده سالم دارد، اما روشی که در آن نیازهای هر فرد راضی شده تفاوت زیادی دارد.
والدینی نیز که به تنهایی باقی می مانند نیز از نظر عاطفی صدمه دیده اند، منبع عاطفی او خالی شده و "تلاش می کند که به مراقبت از کودک خود که توسط ضربه طلاق آسیب دیده بپردازد و او نیز دارای یک منبع عاطفی خالی است. برای دیگر والدین تنها، اما مهم ترین چیز برای بزرگسالان در حال حاضر به تنهایی تلاش برای متقاعد کردن کودک است که زندگی زیبا است. به همین خاطر، والدین باید به عنوان یک پدر و مادر معتبر از یک سو عمل کنند و او نیاز منبع عاطفی خود او برای پر کردن و از سوی دیگر برای پیدا کردن محل و زمان لازم ، در چند لحظه ای که او پر مشغله نیست، تا یک رابطه معتبر با کودک خود داشته باشد.
اگر نیاز او برای دوست داشته شدن، به طور عمده در برابر جدایی جسمی و روحی برآورده شود، کودک ممکن است بر صدمات طلاق آسان تر غلبه کند.
احساسات اغلب در کودکانی که درام یک طلاق را تجربه کرده اند عبارتند از: خشم، ترس، اضطراب و احساس گناه. این ممکن است منبع عشق او را خالی کرده، و به عنوان کودک احساس می کند او رها شده است، از مطالعه حذف شده و نه دوست داشته می شود، و همچنین مسئول طلاق پدر و مادر خود است. او یک نیاز شدید به ابراز این احساسات به صورت خوراکی، جسمی و در شیوه ای هنری است. خشم ممکن است در کلمات بیان شود، اما اغلب کودک نمی تواند آن را تعریف کند، خشم باقی می ماند در داخل او مسدود شده، و پس از آن ابراز آن را در رفتار خود شروع می کند.
نیاز کودک برای عشق همان است که قبل از طلاق پدر و مادر خود داشته است، اما در حال حاضر منبع عاطفی خود را پس از این جدایی خالی می بیند. برای تعمیر و دوباره پر کردن این منبع معنی برای ابراز محبت، نیاز به ایجاد پیوند دوباره بین والد و کودک است؛ نه تنها به صورت احساسی، بلکه هماهنگ سازی فیزیکی با کودک نیاز است.. هماهنگ سازی عاطفی به معنای حضور پدر و مادر، نه لزوما توسط مقدار اندازه گیری شده توسط کیفیت. پدر و مادر باید با فرزند خود متصل شده و هماهنگ سازی فیزیکی لمس کردن، نوازش، و در آغوش گرفتن است.
زمانی که کودکان احساس کنند با پدر و مادر خود در ارتباط هستند، حتی برای مدت کوتاهی، آنها احساس می کنند که بهتر محور و متعلق به هر یک از آنها هستند. پیوند با پدر و مادر خود مانند یک رشته گره خورده به بالون هوا است. اگر رشته پذیری است، بالون در راه پر هرج و مرج در هوا بیشتر شناور خواهد شد. احساسات کودکی که احساس می کند او قطع شده است او را در هر کجا و در همه جا همراه است، در همه رفتار او، در همه روابط حال و یا آینده با اوست. علاوه بر این، این رفتارها به عنوان مدلی برای نسل های آینده باشد. و به همین ترتیب ...

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

All-Optical Ultra compact Photonic Crystal Switch Based on Nonlinear Micro Ring Resonators

ABSTRACT:

In this paper an all-optical switch has been proposed based on photonic crystal T-type ring resonator. The finite different time domain (FDTD) and plane wave extended (PWE) methods are used to analyze the behavior of the structure. The T-type ring resonator has a low switching time of about 0.95ps and low switching power equal to 156mW/μm2. Since the structure has a simple geometric shape with clear operating principle, it is potentially applicable for photonic integrated
circuits.
Keywords: nonlinear Kerr effect, photonic crystal, ring resonator, switch.

تغییر کریستال (بلور) فوتونیک کاملاً نوری فوق العاده به هم پوسته مبتنی بر تشدید کننده های میکرو حلقه غیر خطی

چکیده:

در این مقاله یک تغییر کاملاً نوری مبتنی بر کریستال فوتونیک تشدید کننده حلقه نوع-T ارائه شده است. دامنه زمان های مختلف محدود (FDTD) و امواج تخت گسترش یافته (PWE) روش های مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل رفتار ساختار می باشند. تشدید کننده حلقه نوع-T دارای یک زمان تغییر کم در حدود ps 0.95 و قدرت تغییر اندک برابر با mW / μm2 156 می باشد. از آنجا که این ساختار یک شکل هندسی ساده با اصل عملیاتی روشن می باشد، آن به طور بالقوه برای مدارهای مجتمع فوتونیکی قابل اجرا است.
کلمات کلیدی: اثر غیر خطی کرر، کریستال فوتونیک، تشدید کننده حلقه، تغییر.

مقدمه
در سال های اخیر، تقاضا برای روش های پردازش سیگنال کاملاً نوری در سیستم های مخابراتی به سرعت در حال افزایش است. به منظور پاسخ به این خواسته، تلاش های بسیاری انجام شده است. تغییرات کاملاً نوری مولفه های کلیدی در روش های پردازش سیگنال کاملاً نوری می باشند. ساختارهای پیشنهادی مختلف در طراحی، مواد، ساختار، طول موج عملیات، سرعت عملیات، مصرف برق متفاوت و سهولت یکپارچگی می باشد. به منظور بهینه سازی این ویژگی تغییر کاملاً نوری مبتنی بر کریستال فوتونیک در نظر گرفته شده و مورد بررسی قرار گرفت (سولجاکیک و همکاران 2002، طنابی و همکاران، 2005؛ رحمتی و همکاران، 2010؛ یانکی و همکاران، 2003؛ ژانگ و همکاران،2007).
کریستال (بلور) فوتونیک ماده دی الکتریک است که ثابت دی الکتریک به صورت دوره ای در فضا متفاوت می شود. امواج نور نمی تواند از طریق بلور فوتونیک برای برخی از محدوده فرکانس انتشار یابد، این محدوده فرکانس گاف ممنوع نامیده می شود. از آنجا که موج می تواند در تشدید کننده حلقه مکان یابی شود، شدت نوری کمتر برای به کار انداختن اثر غیر خطی و دستیابی به مکانیسم تغییر مورد نیاز می باشد. از این رو، خواص غیر خطی تشدید کننده حلقه به طور گسترده ای در مدارهای کامالاً نوری یکپارچه مورد استفاده قرار می گیرد (کیانگ و همکاران، 2007؛ بایت و همکاران، 2009؛ منصوری-بیرجندی و همکاران، 2008؛ عندلیب و گران پایه، 2009).
در این مقاله، ما یک تغییر مبتنی بر شدت کریستال فوتونیک حلقه تشدید کننده نوع-T را نشان می دهیم. کریستال فوتونیک ما شامل میله های دی الکتریک در بستر هوا می باشد.
همانطور که ما نشان خواهیم داد این ساختار برای مدارهای مجتمع فوتونیکی قابل استفاده خواهد بود. روش امواج تخت گسترش یافته (PWE) برای محاسبه گاف فوتونیک استفاده شده است و دامنه زمان های مختلف محدود (FDTD) برای تجزیه و تحلیل انتشار امواج الکترومغناطیسی در حوزه زمان استفاده شده است (جوانوپولوس و همکاران، 2008؛ بنیستی و همکاران، 2005).
نظریه تشدید کننده حلقه غیر خطی
بلور فوتونیک ماده ای دی الکتریک است که ثابت دی الکتریک به صورت دوره ای در فضا متفاوت می باشد و در نتیجه امواج نور با فرکانس در محدوده گاف ممنوع متفاوت نمی تواند از طریق بلور فوتونیک منتشر شوند. هنگامی که ما نقص خطی دز کریستال فوتونیک ایجاد می کنیم، یک موجبر حالت تنها می تواند به دست آید. علاوه بر این، یک موجبر نوع-T و یک حلقه تشدید کننده حلقه کریستال فوتونیک نوع-T ایجاد می کنند.
قدرت نور به تشدید کننده حلقه کریستال فوتونیک در فرکانس تشدید کننده جمع شده و از این رو ما در حالت نزول می باشیم. از سوی دیگر، در یک فرکانس غیرتشدید کننده، موج می تواند به تشدید کننده حلقه کریستال فوتونیک جمع شود و از این رو ما در حالت کامل می باشیم. هنگامی که نور با شدت کم با طول موج رزونانس تشدید کننده حلقه کریستال فوتونیک باشد، برای ساختار نور همراه با حلقه بکار خواهد رفت. در حالی که اگر شدت نور افزایش یابد، اثر غیر خطی کرر موجب ضریب شکست حلقه برای افزایش در معادله (1) می شود.
n=n_0+n_2 I
که در آن n ضریب شکست کل است، n_0 ضریب شکست خطی و n_2 ضریب اثر کرر و I شدت به کار رفته می شود. همچنین با در نظر گرفتن ضریب شکست جدید، ضریب گذردهی از معادله (2) بدست می آید.
ε=n^2=(n_0+n_2 I)^2
ضریب شکست فزاینده به نوبه خود از طول موج رزونانس تشدید کننده حلقه متغیر به قرمز ایجاد می کند.
بنابراین با افزایش شدت نور ورودی طول موج رزونانس تشدید کننده حلقه تغییر خواهد کرد. به عنوان مثال، ما می توانیم شدت نور ورودی در تشدید کننده حلقه نوع-T را تنظیم کنیم به طوری که تمام انرژی با تشدید کننده همراه شده و در موجبر نزولی هدایت شود، تمام انرژی از طریق موجبر منتقل شود، و یا بخشی از انرژی در موجبر نزولی و بخش دیگر در سراسر موجبر هدایت شود. این به ما در طراحی تغییر کاملاً نوری با استفاده از شدت نور مناسب کمک خواهد کرد.
تغییر کاملاً نوری
در این مقاله، یک شبکه مربع از میله GaAs با ضریب شکست 3.47 در بستر هوا برای طراحی ساختار استفاده شده است. شعاع میله a 0.2 است که در آن " a" ثابت شبکه است. ما تغییر خود را با یک کریستال فوتونیک شبکه مربع شامل دو موجبر ورودی و تشدید کننده حلقه نوع-T طراحی کرده ایم. طرح تشدید کننده حلقه نوع-T در شکل (1) نشان داده شده است. شعاع حلقه a 3 است و ما باید میله های شیشه ای با ضریب شکست 1.4 و ضریب غیر خطی کرر بالاتر از N2 = 10-5m2 / W را در حلقه تعبیه کرده باشیم. شعاع میله های شیشه ای a 0.33 می باشد.

شکل 1. طرحی از تشدید کننده حلقه نوع-T غیر خطی.
روش موج تخت گسترش یافته (PWE) برای استخراج نمودار پراکندگی از ساختار بلوری فوتونیک استفاده شده است. برای محاسبه گاف فوتونی ما باید ساختار را بدون هیچ گونه نقص در نظر بگیریم. اولین منطقه بریلیون و نمودار پراکندگی ساختار در شکل(2) نشان داده شده است.

شکل 2. نمودار باند در یک شبکه مربع از میله های شیشه ای چالکوجنید (9.61 =ε) در بستر هوا

ساختار باند TM نشان می دهد که این ساختار دارای گاف در محدوده 0.4167 ≤a/λ≤ 0.2805 می باشد که در آن 𝜆 نشان دهنده طول موج نوری در فضای آزاد می باشد. بنابراین، نور با فرکانس در این حلقه نمی تواند در شبکه بلوری فوتونیک منتشر شود.

شکل 3. طیف انتقال تشدید کننده حلقه نوع-T
همانطور که در طیف نرمال انتقال از ساختار در شکل (3) نشان داده شده، T تشدید کننده حلقه نوع-T دارای یک طول موج رزونانس μm 1.564 می باشد.
همانطور که به لحاظ نظری در بخش قبلی توضیح داده شد با شدت نور کم در طول موج رزونانس μm 1.564 با افزایش شدت نور انرژی به سمت پورت C انتقال می یابد، با توجه به اثر غیر خطی کرر، طیف انتقال، شیفت به سمت چپ را در شکل 3 نشان داده است. ما شدت ورودی را به منظور داشتن انرژی در بخش B تنظیم کرده و افزایش دادیم و در نتیجه قادر به طراحی تغییر شدیم. الگوی زمینه نوری و توان خروجی در شدت کم در شکل 4 نشان داده شده است و الگوی زمینه نوری و توان خروجی در شدت بالا برای تشدید کننده حلقه نوع-T در شکل 5 نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می شود، تشدید کننده حلقه نوع-T دارای یک زمان تغییر کمتر در حدود ps 0.95می باشد.

شکل 4. الگوی زمینه نوری و توان خروجی در شدت کم

شکل 5. الگوی زمینه نوری و توان خروجی در شدت بالا

نتیجه گیری
یک طرح جدید برای اجرای تغییر کاملاً نوری مبتنی بر کریستال فوتونیک حلقه تشدید کننده نوع-T در این مطالعه نشان داده شده است. ساختار کریستالی فوتونیک دارای یک شبکه مربع از میله های GaAs با ضریب غیر خطی کرر بالا در بستر هوا می باشد. تشدید کننده حلقه نوع-T دارای زمان تغییر کم کمتر از ps1 می باشد. همانطور که این ساختار یک شکل هندسی ساده با اصل عملیاتی روشن و اندازه در حدود μm 12 × μm 12 می باشد، آن برای ساخت سیستم مدارهای مجتمع فوتونیک و همچنین قطعات محاسبات نوری آینده مناسب می باشد.

  جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Nanoscale probes encapsulated by biologically localized embedding (PEBBLEs) for ion sensing and imaging in live cells

Abstract

This review discusses the development and recent advances of probes encapsulated by biologically localized embedding (PEBBLEs), and in particular the application of PEBBLEs as ion sensors. PEBBLEs allow for minimally intrusive sensing of ions in cellular environments due to their small size (20 to 600 nm in diameter) and protect the sensing elements (i.e. fluorescent dyes) by encapsulating them within an inert matrix. The selectivity and sensitivity of these nanosensors are comparable to those of macroscopic ion selective optodes, and electrodes, while the response time and absolute detection limit are significantly better. This paper discusses the principles guiding PEBBLE design including synthesis, characterization, diversification, the advantages and limitations of the sensors, cellular applications and future directions of PEBBLE research.
Keywords
Ion-selective electrodes, Rat C6 glioma, Optical nanosensors, Ionophore, Bulk optodesSensors, ProbesCell imaging

سنسورهای یون PEBBLE در سلول های زنده
در این بخش، ما چهار روش مختلف را که برای تحویل سنسور PEBBLE به سلول ها استفاده شده است، معرفی کرده و در مورد چند نمونه از برنامه های کاربردی با استفاده از PEBBLEs مبتنی بر هر سه ماتریس مختلف بحث می کنیم (پلی آکریل آمید، PDMA و سل- ژل سیلیکا).

4.1. روش های تحویل PEBBLE
یکی از مهم ترین ملاحظات هنگام استفاده از نانو سنسور PEBBLE برای مطالعات تک سلولی، تحویل PEBBLEs به درون سلول می باشد. روش های تحویل بسیاری وجود دارد که کاوش شده اند عبارتند از تفنگ ژن، تزریق پیکو، تحویل لیپوزوم، و جداسازی (فاگوسیتوز و پینوکیتوسیس) به ماکروفاژها. همه این روش ها در این بخش به طور مفصل ارائه و در شکل 11 خلاصه شده است.
تا به حال، روش تحویل تفنگ ژن اغلب برای تحویل موفقیت آمیز PEBBLE به سلول ها استفاده شده است [19]، و آن می تواند به عنوان بهترین روش تفنگ ساچمه ای باشد (شکل A11). آماده سازی نمونه برای سیستم تحویل ذرات نیاز به پراکندگی PEBBLEs در اتانول و یا آب و کاربرد دقیق یک لایه نازک PEBBLEs بر روی دیسک حامل (تحویل) می باشد. این دیسک در زیر یک دیسک گسیخته تنظیم شده است. فشار هلیم سپس در پشت دیسک گسیخته است، که در یک فشار هلیوم خاص و راندن PEBBLEs از روی دیسک حامل به سلول های چسبنده ایجاده شده در یک ظرف کشت (تنظیمی در فاصله معینی زیر دیسک حامل) در حالت تفنگ ساچمه ای گسیخته می شود. تفنگ ژن می تواند برای تحویل یک تا هزاران سلول PEBBLEs به تعداد زیادی از سلول های بسیار سریع (وابسته به غلظت PEBBLEs بر روی دیسک تحویل) مورد استفاده قرار گیرد [18-20،30،52]. زنده ماندن سلول ها برای تعداد کمی از PEBBLEs بسیار عالی است، 98٪ زنده ماندن در مقایسه با سلول های کنترل، و لولا به طور مستقیم بر روی تعدادی از سلول های PEBBLEs تحویل داده شده، فشار تحویل، و خلاء محفظه می باشد [19]. در تحویل تفنگ ژن، آن برای هدایت سنسورها به یک منطقه خاص آسان نیست از آنجایی سلول PEBBLEs در یک الگوی تصادفی نمی باشد. با این حال، تغییر فشار شلیک و یا فاصله بین دیسک حامل و سلول ها به سلول های PEBBLEs با لحظه های متفاوت منجر می شود. با کنترل این حرکت، PEBBLEs به طور انتخابی یا در هسته و یا در سیتوزول سلول ها باقی می ماند [52].

شکل. 11. نمایندگی شماتیک از روش های تحویل PEBBLE. (A)
تحویل تفنگ ژن،(B)پیکواینجکشن، (C) تحویل لیپوزومی و (D) فاگوسیتوز.

پیکواینجکشن برای تزریق پیکولیتر (pl) حجم PEBBLE حاوی محلول به سلول های تک استفاده می شود (شکل 11B). این روش تحویل به ایجاد کشیدگی مویرگی "سوزن"، از طریق استفاده از یک پیپت- کشش و یک میکرو- جعل بستگی دارد. کوچکترین حجم تحویل PL 10 است و محلول PEBBLE متمرکزتر برای کار در سرنگ کشیده مویرگی mgml-1 5 PEBBLEs است. حداکثر تعداد PEBBLEs ای که می تواند قرار گیرد به حجم محلول که می تواند بدون آسیب رساندن به سلول تزریق شود، بستگی دارد. پیکواینجکشن می تواند یک طیف گسترده ای از غلظت PEBBLE در سلول ارائه دهد، و زنده ماندن سلول ها خوب است (اگر توسط متخصص انجام شود)، اما به دلیل اینکه هر سلول باید به صورت جداگانه تزریق شود، روش وقت گیر و خسته کننده ای است [19].
لیپوزومها در دسترس تجاری نیز می توانند برای ارائه PEBBLEs به سلول استفاده شوند (شکل 11C). لیپوزومها در یک محلول از PEBBLEs ارائه شده اند و سپس در کشت سلولی که در آن لیپوزومهای فیوز با غشای سلول و محتویات خالی آنها به درون سلول قرار داده شده است (محلول حاوی PEBBLE). سه عامل نقش کلیدی در تعیین تعداد PEBBLEs تحویل داده شده به هر سلول با این روش بازی می کند: غلظت اولیه PEBBLEs ، غلظت لیپوزومها قرار داده شده در کشت سلولی، و مدت زمانی که لیپوزومها سلول را ترک کرده اند [17،19،30]. این پارامترها باید برای هر سلول به منظور به دست آوردن غلظت مورد نظر PEBBLEs در سلول، استفاده شود. در حالی که این امر می تواند برای ارائه یک PEBBLE تنها به هر سلول با این روش دشوار باشد، آن چه به نظر می رسد این که یک هدف کم از بین PEBBLEs 50-10 در هر سلول امکان پذیر خواهد بود، هدف بالا حداکثرسازی تعداد PEBBLEs سلول هایی است که می تواند بدون از دست دادن زندگی خود گرفته شود. تحویل لیپوزومی برای ارائه PEBBLEs به بسیاری از سلول ها به طور همزمان مفید است. چالش در اندازه گیری تحویل، برای غلظت مطلوب و برای خط سلول مورد استفاده می باشد. بدیهی است، اندازه PEBBLE نیاز دارد برای این روش به اندازه کافی کوچک باشد، و تحویل اساسا به سیتوپلاسم سلول محدود باشد.
ماکروفاژها، یک سلول تخصصی سیستم ایمنی بدن، PEBBLEs را به طور خودکار می گیرند (شکل D11) [19]. تعداد PEBBLEs هایی که هر ماکروفاژ می گیرد به غلظت محلول PEBBLE و مقدار زمانی که ماکروفاژها اجازه دارند که در محلول PEBBLE بماند، بستگی دارد. مزیت این روش تحویل این است که راحتی می تواند غلظت های مختلف از PEBBLEs را به ماکروفاژها ارائه دهد. معایب عبارتست از اینکه به طور عمده برای ماکروفاژها(که سخت کشت می شوند) و PEBBLEs هایی که تنها در مناطق درونی سلول خاص هستند، مفید است. این روش نیز زنده ماندن سلولها را بسیار عالی فراهم می کند.

4.2. نمونه های معمولی از کاربردهای بیولوژیکی نانوحسگرهای PEBBLE
توانایی سنسورهای PEBBLE برای اندازه گیری تجزیه و تحلیل داخل سلولی در تخمک های نارس موش و ماکروفاژ آلوئولی موش، و نیز در نوروبلاستوما، مایومتریال و سلول های گلیوما نشان داده شده است [18-20،30،32،40،41،52]. همه فن آوری های PEBBLE در حال حاضر استفاده شده به نسبت نشر فلوئورسانس برای انتقال سیگنال متکی می باشد. تصویربرداری همراه با هر دو سیستم کانفوکال مجهز به لیزر با Ar-Kr و Ne- He و یا در میکروسکوپ فلورسانس معکوس انجام شد. در زیر نمونه هایی از تصویر برداری سلول های زمان واقعی، با استفاده از تکنیک های استاندارد میکروسکوپ فلورسنت می باشد.

4.2.1. PEBBLEs های کلسیم مبتنی بر پلی آکریل آمید
اولین PEBBLE یونی برای موفق بودن در اندازه گیری های درون سلولی، با ماکروفاژها نشان داده شده است، انتخابی برای کلسیم (حاوی کلسیم زرشکی) بودند، و برای شناسایی کلسیم در فاگوسیتوز، در ماکروفاژ آلوئولی موش مورد استفاده بودند [19]. تعلیق PEBBLE در محدوده mg ml−1 0.3-1.0 به سلول از طریق فاگوسیتوز، وارد شدند. این روش برای ارائه PEBBLEs ها به سلول های ساده و در عین حال مهم، آزمون سنسورهای PEBBLE در یک محیط داخل سلولی (اسیدی) چالشی ارائه شده است. سپس تصاویر ماکروفاژ در کانفوکال و طیفی از همان سلول گرفته شده در میکروسکوپ فلورسنس به دست آمد. ماکروفاژ که تا به حال در فاگوسیتوز nm 20 سنسور PEBBLE کلسیم انتخابی (شکل 12A و B) با میتوژن، کانکاناوالین A (باهم)، شامل افزایش آهسته در کلسیم داخل سلولی، که در طی یک دوره 20 دقیقه زیر نظر گرفته شده بود، به چالش کشیده شد (شکل . 12C). خوشه های PEBBLE به فاگوسیم مرتبط فعال از شار یونی با تحریک این اندامک محدود شده بود.
PEBBLEs کلسیم در آزمایش ماکروفاژ یک زمان مشاهده پدیده بیولوژیکی حل و فصل را در یک سلول زنده به وضوح نشان می دهد. به وضوح می توانید اطلاعات مربوط به حوزه زمان را با میکروسکوپ فلورسنس، طیف سنج و CCD بدست آورید. با یک سیستم کانفوکال و مجموعه رنگ / فیلتر مناسب، می توان هر دو قدرت تفکیک زمانی و مکانی را بدست آورد، همانطور که در زیر نشان داده است.

شکل 12. ماکروفاژ آلوئولی موش با سنسورهای PEBBLE کلسیم (60 �).
(A) نور نومارسکی و (B) نور فلورسانس (C) افزایش کلسیم داخل سلولی،
کنترل شده توسط PEBBLEs کلسیم در استخوان آلوئول به دنبال تحریک
ماکروفاژ با μgml−1 30 کانکاناوالین A [19].

PEBBLEs کلسیم حاوی رنگ "کلسیم- سبز" (پروب مولکولی) در ترکیب با رنگ سولفوریدامین، به عنوان اجزای سنجش استفاده شده است [30]. کلسیم سبز فلورسانس در شدت با افزایش غلظت کلسیم افزایش می یابد در حالی که در شدت فلورسانس سولفوریدامین، بدون در نظر گرفتن غلظت بیولوژیکی مربوط به یون، pH محلول، و یا دیگر اجزای سلولی بدون تغییر باقی مانده است. کالیبراسیون PEBBLEs و همچنین مطالعات مداخله ای در محلول انجام شد و باید برای هر اندازه گیری سلولی نگه داشته شود. بنابراین، نسبت شدت کلسیم سبز / سولفوریدامین نشانه خوبی از سطح کلسیم سلولی بدون در نظر گرفتن رنگ و یا غلظت PEBBLE ، و یا نوسانات شدت منبع نور ارائه می دهد. شکل 13 یک تصویر میکروسکوپ کانفوکال از سلول های گلیوما C6 انسانی حاوی کلسیم PEBBLEs سبز/ سولفوریدامین نشان می دهد. PEBBLEs های لیپوزومها به سیتوپلاسم سلول های تحویل داده شد. در تصویر فلورسانس سولفوریدامین قرمز است (اوج مرجع)، در حالی که کلسیم سبز، زرد/ سبز است.کلسیم سبز فلورسانس با افزایش شدت کلسیم را افزایش می دهد (هر دو رنگ در داخل PEBBLEs محدود شده). سم، ام-دینیتیروبنزن (DNB) در سمت چپ نمونه معرفی شده و اجازه پخش به سمت راست دارد. اثر DNB اختلال در عملکرد میتوکندری، پس از انتشار کنترل نشده از کلسیم در ارتباط با شروع انتقال میتوکندری نفوذپذیری (MPT) است[30]. این باعث می شود PEBBLEs کلسیم در داخل سیتوزول سلول های مختلف به نور، از چپ به راست، در هر زمان نزدیک شوند. در نتیجه، وضوح بالا در هر دو حوزه مکانی و زمانی به دست می آید. PEBBLEs کلسیم نیز برای تعیین اینکه نرخ نیمه حداکثر آزادسازی کلسیم (EC50) در 10 برابر غلظت پایین تر از M-DNB در سلول های نوروبلاستوما SY5Y انسان از سلول های گلیوما C6 انسان رخ داده است، مورد استفاده قرار گرفت.

شکل. 13. تصویر میکروسکوپ کانفوکال از سلول های گلیوما C6 انسانی
حاوی PEBBLEs کلسیم سبز / سولفاردامین (DNB حرکت چپ به راست).

4.2.2. PEBBLEs پتاسیم مبتنی بر PDMA
PEBBLEs K مبتنی بر PDMA به سلول های موش C6-گلیوما ، با استفاده از یک BioRad (هرکول، CA) بیولیستیک PDS-1000/He سیستم تفنگ ژن تحویل داده شد. میکروسکوپ کانفوکال برای تعیین محلی سازی سنسور PEBBLE بعد از تحویل تفنگ ژن استفاده شده است [18]. شکل 14 این جریان را از تصویر فلورسنت کانفوکال PEBBLEs، تزیین شده با نومارسیکی مداخله متفاوت تصویر مقابل از سلول نشان می دهد. تصویر نشان می دهد که سنسور PEBBLE در سیتوپلاسم سلول گلیوما ترجمه شده است. مدت کوتاهی بعد از ارائه PEBBLEs ، سلول در یک میکروسکوپ فلورسنت معکوس قرار داده شد. طیف پیوسته در فواصل 1.3 ثانیه قرار گرفت. پس از 20 ثانیه، و بعد از 60 ثانیه، μl 50 از mg ml−1 0.4 اسید کاینیک به سلول میکروسکوپ تزریق شد. اسید کاینیک برای تحریک سلول ها با باز شدن کانال های یونی شناخته شده است. شکل 14 سنسور PEBBLE داخلی سلول در پاسخ به اسید کاینیک تا متوسط سلول، پس از 20 و 60 ثانیه نشان می دهد. می توان گفت که افزایش لگاریتم (aK /aH ) را ببینید، که یا افزایش در غلظت K و یا کاهش در غلظت H (افزایش PH) را نشان می دهد.

  جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Back to the basics: Revisiting the development accounting methodology

Abstract
The standard baseline estimate in development accounting is imprecise because of a mismatch between the estimate of physical capital and the estimate of physical capital’s share, the fraction of total income accruing to physical capital. I adjust for this mismatch, and in so doing, incorporate natural capital. I also treat factor shares as variables, not constant parameters. To accommodate these adjustments, I carry out a development accounting analysis using translog multilateral indices of outputs, inputs and productivity. Results reveal that the correction for the mismatch between physical capital and its share, which is the weight assigned to the physical capital input in development accounting, reduces the variation in output per worker explained by observables by as much as 15 percentage points relative to the standard baseline. Most of this reduction is due to a decline in the explanatory power of physical capital per worker. Natural capital per worker, which is usually ignored, is found to explain up to 7.2% of the variation in cross-country output per worker. Variation in factor shares, also omitted from most studies, explains up to 6.3% of the variation in cross-country output per worker, which is nearly half as much as all observables together explain.

Keywords
Development accounting, Translog multilateral index, Factor share

بازگشت به اصول اولیه: بازنگری روش حسابداری توسعه

چکیده
برآورد پایه استاندارد در حسابداری توسعه به دلیل عدم تطابق بین برآورد سرمایه فیزیکی و برآورد سهم سرمایه فیزیکی مبهم است، بخشی از درآمد کل حاصل سرمایه فیزیکی است. من برای این عدم تطابق، و برای انجام این کار، ترکیب سرمایه طبیعی را تنظیم نمودم. من هم ضریب سهام را به عنوان متغیر، پارامترهای ثابت در نظر گرفتم. به جای این تنظیمات، من تجزیه و تحلیل حسابداری توسعه با استفاده از شاخص ترانسلوگ چند جانبه از خروجی ها، ورودی ها و بهره وری انجام دادم. نتایج نشان می دهد که اصلاح عدم تطابق بین سرمایه فیزیکی و سهم آن، که وزن اختصاص یافته به ورودی سرمایه فیزیکی در حسابداری توسعه را کاهش می دهد، تنوع در خروجی هر کارگر توسط مشاهده پذیری تا 15 درصد نسبت به استاندارد پایه توضیح داده شده است. بسیاری از این کاهش ها به علت کاهش در قدرت توضیحی سرمایه فیزیکی هر کارگر می باشد. سرمایه طبیعی هر کارگر، که معمولا نادیده گرفته می شوند، برای توضیح تا 7.2 درصد از تنوع در خروجی بین کشوری هر کارگر دریافت شده است. تنوع در ضریب سهام، همچنین از اکثر مطالعات منتشر شده، تا 6.3 درصد از تنوع در خروجی بین کشوری هر کارگر است، که نزدیک به نیمی را به اندازه تمام مشاهده پذیر با هم توضیح می دهد.

1. مقدمه
حسابداری توسعه، که هدف آن اختصاص تفاوت های بین کشوری در خروجی به اجزای قابل مشاهده و غیر قابل مشاهده است، مستلزم این است که رابطه بین عوامل تولید، بهره وری و خروجی اندازه گیری شود. اشکال تقریبا تمام عملکردی که به عنوان راهی برای این مقدار خدمت ترکیب ضریب سهام در برخی از شیوه ها می باشد. این مقاله در نظر می گیرد که چگونه ضریب سهام ترکیب می شود.

1.1. عدم تطابق
عدم تطابق تجربی بین مفاهیم سرمایه فیزیکی و سهم سرمایه فیزیکی وجود دارد. سهم سرمایه کل ترکیبی از کسری درآمد حاصل به هر دو سرمایه فیزیکی و طبیعی است. سرمایه فیزیکی و سرمایه طبیعی دو عامل مجزا هستند. سرمایه فیزیکی تکرار است، به این معنی می توان آن را انباشت، در حالی که سرمایه های طبیعی غیر قابل تکرار است و نمی تواند انباشته شود. سرمایه فیزیکی شامل ابزار، ماشین آلات و سازه ها، و سرمایه های طبیعی شامل تمام منابع طبیعی از جمله زمین، مواد معدنی و نفت است. ترکیب سهم سرمایه کل برای تجزیه و تحلیل حسابداری توسعه موجه است اگر ورودی سرمایه به تولید برخی از ادغام های سرمایه فیزیکی و طبیعی باشد. با این حال، اکثر مطالعات تجربی مربوط به تولید کل، شامل تجزیه و تحلیل حسابداری توسعه کلینوو و رودریگوئز- کلر (1997)، هال و جونز (1999) و کاسلی (2005) می باشد، که از سرمایه طبیعی و ارتباط سهم سرمایه کل با ورودی سرمایه فیزیکی چشم پوشی می کند.
این مطالعات اغلب به عنوان 1/3 متوسط سهم سرمایه کل طولانی مدت در ایالات متحده و به طور متوسط تقریبی سهم سرمایه کل در سراسر کشور می باشد، به طوری که توان سرمایه فیزیکی در یک تابع تولید کاب داگلاس و یا پارامتر ضرب در مقابل سرمایه فیزیکی در یک CES تابع تولید می باشد. این ضریب مبهم است. مقدار 1/3 به عنوان کشش خروجی با توجه به سرمایه فیزیکی است، که با فرض رقابت کامل، معادل سهم سرمایه فیزیکی رفتار می شود. اما 1/3 متوسط سهم سرمایه فیزیکی در سراسر کشور نیست؛ آن به طور متوسط مجموع سهم سرمایه فیزیکی و سرمایه های طبیعی در سراسر کشور است.
1.2. فرض سهم ثابت
علاوه بر عدم تطابق بین سرمایه فیزیکی و سهم خود، تقریبا تمام مطالعات حسابداری توسعه فرض می کند که ضریب سهام ثابت می باشد. این ادعا شده که ضریب سهام ثابت است و برای اولین بار توسط فلپس، براون و وبر (1953) ایجاد شده و توسط کالدور (1961) به عنوان گستره ای از '' حقایق خاص ''خود در اقتصاد کلان پذیرفته شده است. به عنوان یک نتیجه، فرض استاندارد در مطالعات مربوط به تولید کل، از جمله حسابداری توسعه، این است که سهم سرمایه کل و نیروی کار کل در طول زمان و در سراسر کشور ثابت می باشد.
میانگین متقابل کشور از سهم سرمایه کل نزدیک به 1/3 است، اما آنچه از میانگین متقابل کشور ارائه شده تنوع بسیار کمی دارد. گولین (2002) متوسط 0.33 را برای تنظیمات خود در 2 اندازه گیری سهم سرمایه کل در سراسر یک نمونه از 31 کشور جهان گزارش کرده است. با این حال، محدوده سهام از 0.17-0.53 می باشد. برنانکه و گورکایناک، 2001) دریافتند که متوسط سهام سرمایه کل برای یک نمونه از 53 کشور 0.35 بوده، اما محدوده سهام 0.21-0.55 می باشد. به نظر استورگیل (2012)، متوسط سهم سرمایه کل در 46 نمونه کشور برابر با 0.42 بوده اما محدوده سهام 0.14- 0.69 می باشد.
کاسلی (2005) استدلال می کند که نتیجه حسابداری توسعه '' بدون تغییر خواهد بود اگر ضریب سهام، در حالی که ثابت نیست، به طور سیستماتیک به درآمد بستگی ندارد. گولین (2002) و برنانکه و گورکایناک(2001) نتیجه گرفتند که سهم سرمایه کل به طور سیستماتیک به درآمد هر کارگر در سراسر کشور مربوط نمی شود. با این حال، استورگیل (2012)نشان دادکه سهم سرمایه کل به طور منفی به درآمد هر کارگر در سراسر کشور در سطح 1٪ مربوط می شود.
در پرتو این شواهد تجربی متناقض، حداقل توجه به تنوع در ضریب سهام به عنوان عامل بالقوه برای توضیح تفاوت بین کشوری در هر درآمد کارگر معقول و منطقی به نظر می رسد می رسد. اما یک دلیل قانع کننده تر برای ضریب سهام متغیر در حسابداری توسعه وجود دارد. از آنجا که سهم سرمایه فیزیکی وزنی است که باید با سرمایه فیزیکی، تنوع سهم سرمایه فیزیکی، بخشی از سهم سرمایه کل (نه تمام سهام) همراهی کند، چیزی است که اهمیت دارد، و نظریه های اقتصادی و شواهد تجربی هر دو نشان دهنده تغییر متقابل کشور سیستماتیک در سهم سرمایه فیزیکی است.
پرئتو و سیتر (2013) و زولتا (2008) مدل های رشد اقتصادی را توسعه دادند که به ضریب سهام برای تغییر درونزا از طریق هزینه های تحقیق و توسعه اجازه می دهد. تغییر ضریب سهام به عنوان کاتالیزور برای رشد خدمت می کند. به عنوان پیشبرد اقتصاد، عوامل تجدید و غیر قابل تجدید تولید موجب اهمیت بیشتر و کمتر مهم می شوند. مفهوم تجربی این است که ضریب سهام قابل تکرار باید خروجی هر کارگر را افزایش دهد، و ضریب سهام غیر قابل تکرار باید با خروجی هر کارگر را کاهش دهد. اگر چه این نظریه به صراحت به تنوع موقتی مربوط می شود، تنوع مقطعی از طریق تقارن بین زمان و مکان ضمنی تا زمانی که کشورها به دنبال مسیرهای مختلف توسعه اند، انجام شود. بنابراین، هر گونه شواهد مقطعی از تنوع ضریب سهم توسط این تئوری پشتیبانی می می شود.
کاسلی و فیرئر (2007) ، زولتا (2008)، و استورگیل (2012) تجزیه و تحلیل تجربی انجام دادند که به گرفتاری سهام سرمایه فیزیکی و طبیعی در محاسبه سهم سرمایه کل استاندارد اذعان دارد. همه سه مطالعه سهم سرمایه فیزیکی از سهم سرمایه طبیعی از هم جدا هستند. به طوری که انتظار می رود، متوسط سهم سرمایه فیزیکی در سراسر کشور کمتر از 1/3 یافت شود، اما مهمتر از آنکه، شواهد تغییرات سیستماتیک را نشان می دهد. سهام سرمایه فیزیکی و طبیعی به ترتیب به طور مثبت و منفی در سطوح آماری معنی دار، به تولید به ازای هر کارگر مربوط می شود. زولتا (2008) و استورگیل (2012)نیز سهم نیروی کار کل را به اجزای قابل تکرار و غیر قابل تکرار آن تجزیه کردند. هر دو مطالعه دریافت که برآورد متقابل کشور سهم سرمایه انسانی و سهم نیروی کار اولیه به ترتیب به طور مثبت و منفی در سطوح آماری معنی دار با تولید به ازای هر کارگر در ارتباط می باشد.
1.3. یک چارچوب جدید
اصلاح عدم تطابق و مجوز برای سهام متغیر غیر بدیهی است و شامل بیش از قرار دادن ارزش های خاص کشور از سهم سرمایه فیزیکی در محل استاندارد برآورد سهم ثابت سهم سرمایه کل است. توسعه این مبنا جدید نیاز به اختلاط سرمایه طبیعی و خروج از استاندارد تابع تولید کاب داگلاس و یا CES ارائه می دهد. اگر ضریب سهام توسط کشور نمایه و مجوز دهنده متفاوت باشد، نتایج بر اساس فرم های کاب داگلاس و یا CES نامعتبر می باشد. به طور خاص، این توابع استاندارد، عوامل محرک ادبیات بوده، و نتایج عملکرد شان به تغییر ساده در واحدهای مورد استفاده برای اندازه گیری ورودی حساس بوده، اگر ضریب سهام به عنوان متغیر به جای پارامترهای ثابت عمل کند. به عبارت دیگر، ضریب سهام متغیر یک مشکل شاخص های عدد کلاسیک ایجاد کند.
من تمرین حسابداری توسعه را با استفاده از یک چارچوب ترانسلوگ انجام دادم که برای انتخاب واحد اندازه گیری در حضور ضریب سهام متغیر قوی می باشد. با دانش من، تابع تولید ترانسلوگ هرگز برای تعیین اهمیت نسبی مشاهده پذیر و غیرمشاهده پذیر در توضیح تغییرات درآمد متقابل کشور استفاده نشده است.
از آنجا که تجزیه و تحلیل ضریب سهام استاندارد به عنوان پارامترهای ثابت عمل می کند، تجزیه و تحلیل استاندارد به همه ی تغییرات مشاهده پذیر متنوع در عوامل تولید نسبت داده می شود. هنگامی که فرض کنیم ضریب سهام ثابت آرام است، تنوع در مشاهده پذیر نشان دهنده تنوع در هر دو عوامل تولید و ضریب سهام می باشد. آیا ضریب سهام قدرت توضیحی دارند؟ یا تنوع در ضریب سهام به عنوان راهی برای توضیح توزیع مجدد قدرت در سراسر عوامل تولید می باشد؟ با مقایسه ساده برآورد سهم ثابت از واریانس خروجی توضیح داده شده توسط مشاهده پذیر برای ارتباط آن با برآورد سهم متغیر پاسخی به چنین پرسش هایی عملکرد نیست نخواهد بود. این تنها نشان می دهد که چگونه قدرت توضیحی ترکیبی از تمام اجزای قابل مشاهده تغییر کرده است. برای تعیین اهمیت هر یک از عوامل فردی و سهم عامل در تبیین تنوع متقابل کشور در خروجی، من تغییرات در خروجی های توضیحی توسط مشاهده پذیر را که حاصل عوامل و حاصل ضریب سهام می باشد مجزا کردم. ادبیات کنونی هیچ تلاش برای انجام این کار نمی کند.
1.4. نتایج جدید
من دریافتم که بیش از 20 درصد از تنوع متقابل کشور در تولید به ازای هر کارگر به مشاهده پذیر تعلق داشته، به طوری که اکثر تنوع یافته های معمولی حاصل مقدار باقیمانده می باشد. در واقع، تنوع باقی مانده قدرت توضیحی است از آنچه که در گذشته تصور می شد. نسبت به نتایج پایه استاندارد، تنوع متقابل کشور در تولید به ازای هر کارگر با توجه به مشاهده پذیر به اندازه 15 درصد زمانی که عدم تطابق بین سرمایه فیزیکی و سهم خود اصلاح شود مربوط است. بسیاری از این کاهش ها در قدرت توضیحی مشاهده پذیر با توجه به کاهش در قدرت توضیحی سرمایه فیزیکی هر کارگر می باشد.
سرمایه طبیعی به ازای هر کارگر و سهم سرمایه طبیعی است، که هر دو معمولا نادیده گرفته می شوند، لازم به رفع عدم تطابق در برداشت و توضیح 7.2٪ و 2.7٪ از تغییرات در خروجی متقابل کشور هر کارگر می باشد. با این حال، این قدرت توضیحی قابل مشاهده جدید بیشتر از کاهش سرمایه فیزیکی در قدرت توضیحی کارگر نمی باشد. جایگزینی سهم سرمایه کل به عنوان وزن (ارزش) سرمایه فیزیکی هر کارگر با سهم سرمایه فیزیکی، یک وزن بسیار کوچکتر است، و به طور قابل توجهی قدرت توضیحی سرمایه فیزیکی هر کارگر را کاهش می دهد. نتیجه خالص انتقال قدرت توضیحی از مشاهده پذیر به باقی مانده است.
تنوع در تولید به ازای هر کارگر با توجه به مشاهده پذیر هنگامی که ضریب سهام به عنوان متغیر به جای پارامترهای ثابت عمل می شود از 20٪ تا 15٪ سقوط کرده است. تنوع ضریب سهام، قبلا به عنوان یک منبع از تنوع درآمد متقابل کشور نادیده گرفته شده بود، به طوری که 6.3 درصد از تنوع در خروجی متقابل کشور هر کارگر است، که نزدیک به نیمی از اندازه تمام مشاهده پذیر را با هم توضیح می دهد. تاثیر سهام متغیر بر قدرت کلی تبیینی مشاهده پذیر غیر بدیهی است، اما بزرگ نمی باشد، چرا که قدرت توضیحی ضریب سهام برخی از قدرت توضیحی از عوامل را پوشش می دهد، و تغییر خالص کمی در قدرت توضیحی ترکیب وجود دارد.
باقی مقاله به شرح زیر است. بخش 2 در مورد مشکل واحد تغییر ناپذیری بحث می کند که با ضریب سهام متغیر در چارچوب حسابداری توسعه معمولی ناشی می شود و یک چارچوب جدید حول این مشکل ارائه می کند. بخش 3 روش تجزیه واریانس را توضیح می دهد. بخش 4 داده ها را شرح داده است. نتایج حسابداری توسعه در بخش 5ارائه شده و مورد بحث قرار گرفته است. و من در بخش 6 برخی از اظهارات و نظرات اضافی را ارائه نمودم. بخش 7 نتیجه گیری می باشد.

2. توسعه چارچوب حسابداری
2.1. موضوع واحد تغییر ناپذیری
اجازه دهید Yi ، Ki و Li به ترتیب، تولید کل، سرمایه فیزیکی و نیروی کار اولیه در کشور i دلالت دارد. فرض کنید تکنولوژی تولید کل کاب داگلاس باشد به طوری که به ازای هر کارگر تابع تولید عبارتست از

که در آن ai سهم سرمایه فیزیکی است، Ai بهره وری است و حروف کوچک (اندیس ها) نشان دهنده متغیر هر کارگر می باشد. توجه کنید که a توسط i نمایه شده و اجازه دارد در سراسر کشور متفاوت باشد. با اطلاعات بین کشور در Yi ، Ki و ai ، Ai می تواند به عنوان باقی مانده محاسبه شده و ورود واریانس تولید به ازای هر کارگر پیش بینی شده توسط مشاهده پذیر var[ai ln (ki)] است.
تغییر در واحدهای مورد استفاده برای اندازه گیری را K در نظر بگیرید. شاید داده های اصلی به دلار باشد اما پس از آن توسط مقدار ثابت θ=1/1000 برای تبدیل داده ها به هزار دلار می باشد. در حال حاضر ورود واریانس تولید به ازای هر کارگر توسط مشاهده پذیر پیش بینی شده است

هر چند تغییر در واحد هر گونه اطلاعات در مورد سرمایه فیزیکی هر کارگر را نه حذف کرده و نه تغییر می دهد، آن تنوع در مشاهده پذیر را همانطور که در بالا بیان شده تغییر می دهد، که نشان می دهد که شواهد و مدارک ثابت است

از آنجا که واریانس var[ai ln(ki)] قوی نیست که تغییر در واحد k را اندازه گیری نماید و به دلیل اینکه lnAi باقی مانده است و در نتیجه یک تابع از ai lnki است، آن var[lnAi] و cov[ai ln(ki) و ln(Ai)] و نیز حساسیت به واحدهای مورد استفاده برای اندازه گیری K می باشد.
تابع تولید در معادله (1) به معنی تجزیه واریانس زیر است:

همه شرایط در سمت راست معادله (4) حساس به تغییر در واحد اندازه گیری است، اما واریانس var[ln(yi)] به تغییر در واحد های اندازه گیری قوی است. بنابراین، واریانس نسبی حاصل از تجزیه است، یعنی

حساس به تغییر در واحد های اندازه گیری می باشد. این حساسیت به واحد بدون در نظر گرفتن فرض-تجزیه و تحلیل خاص مربوط به توزیع مدت کوواریانس در سراسر واریانس قابل مشاهده و باقی مانده در معادله (4) وجود دارد. این در چارچوب استاندارد، نتایج حساس به واحد اندازه گیری را بدون توجه به فرم خاصی از سوال حسابداری توسعه تعیین می کند.
در موارد خاص که در آن ai = a برای همه i، اولین و آخرین شرایط در آخرین خط معادله (2) به صفر نزدیک می شود، var[aln (ki)] = var[aln(hki)]. بنابراین این فرض مشترک ضریب سهام ثابت مشکل واحد تغییر ناپذیری را از بین می برد. بدون این فرض، روش حسابداری توسعه استاندارد نامعتبر است. روش کلی این است که حساس به واحد های اندازه گیری برای حالت کمتر محدود ضریب سهام غیر ثابت جذاب تر خواهد بود.
توضیحات فوق از مشکل واحد ناپذیری مربوط به یک سناریوی دو ورودی است، اما می توان آن را به هر تعداد از ورودی تعمیم داد. علاوه بر این، مشکل به یک محیط خاص کاب داگلاس مربوط نیست، و می توان آن را نشان داد که نتایج حسابداری توسعه ناشی از تکنولوژی تولید CES نیز حساس به تغییر در واحد هستند اگر ضریب سهام مجاز به تفاوت باشد.
زولتا (2012) مشکل واحد ناپذیری کلی را مورد بحث قرار داد. او از یک تابع تولید کاب داگلاس برای تجزیه و تحلیل اثر تغییر در سهم سرمایه فیزیکی به درآمد به ازای هر کارگر استفاده کرده و اثر حساس به واحدهای مورد استفاده برای اندازه گیری سهام سرمایه فیزیکی را نشان داد. من نقطه یکسانی ایجاد کردم، اما آن در زمینه تجزیه واریانس نشان می دهد.
2.2. چارچوب واحد ثابت برای حسابداری توسعه در حضور ضریب سهام متغیر
فیشر (1922)، تورنکویست (1936) و تیل (1965) زمینه را برای ایجاد مقایسه اقتصادی قیمت و یا مقدار با استفاده از اعداد شاخص مهیا کردند. ساموئلسون و اسوامی(1974) به تجزیه و تحلیل رابطه بین اعداد شاخص و تولید و یا ابزار توابع اساسی خود به عنوان نظریه های اقتصادی از اعداد شاخص اشاره دارند. این کاربرد این نظریه است که نشان دهنده خروج روش تجزیه و تحلیل من از استاندارد در ادبیات است.
تعریف رابطه بین تولید کل و عوامل تولید در کشور i در زمان t به عنوان

که در آن Y نشان دهنده تولید کل. A بهره وری است. K، J، L و Z به ترتیب نشان دهنده سرمایه فیزیکی، سرمایه انسانی، نیروی کار اولیه (تعداد کارگران) و سرمایه های طبیعی است، و کشش خروجی با توجه به K، J، L و Z توسط α، β، ŋ و γ به ترتیب ارائه شده است. سرمایه طبیعی به طور معمول در حسابداری توسعه نادیده گرفته می شود، مگر اینکه محدودیت های داده موجود شناخته شده باشد، هیچ پیش بینی برای دلیل چنین حذفی وجود ندارد. زمین ها، مواد معدنی و روغن ورودی به تولید کل و غیره گنجانده شده در معادله (5) تضمین شده است.
اجازه دهید سرمایه انسانی کار تکمیل شده به عنوان H = LH باشد که در آن h کار موثر هر کارگر است و شامل سطح آموزش و پرورش تعریف شده است. به طور خاص، من پیرو نظر هال و جونز (1999) بوده و h =e^(φ(E)) تعریف می کند که در آن E متوسط سال های تحصیل ، و φ(E)رابطه خطی با شیب 0.117 برای 4 E≤ و 0.097 برای 8 ≤ E < 4 و 0.075 برای 8 E> می باشد. ضریب شیب نشان دهنده نرخ بازدهی برای آموزش و پرورش است همانطور که ساچاروپولوس و پاترینوس (2004) گزارش کرده است. سرمایه انسانی (J) توسط J = H - L ارائه شده است و می تواند به عنوان تفاوت بین نیروی کار موثر باشد، که نیروی کار تکمیل شده توسط آموزش و پرورش و نیروی کار اساسی است، که تکمیل نشده است.
حسابداری توسعه بر تبیین تنوع متقابل کشور در تولید به ازای هر کارگر در یک نقطه از زمان تمرکز دارد، به طوری که اندیس ها هم می تواند متوقف شود، و پس از تقسیم خروجی و تمام ورودها توسط L، معادله (5) را می توان در هر شرایط کارگر دوباره نوشت به عنوان

که در آن حروف کوچک اندیس برای هر ارزش کارگر می باشند. توجه داشته باشید که کار موثر هر کارگر (H) در مقدار 1 طول می کشد زمانی که هیچ تحصیلی وجود ندارد. بنابراین، 1 h -، که سرمایه انسانی هر کارگر است، می تواند به عنوان تفاوت بین بازده یک واحد از کار با سال E از تحصیل و یک واحد از کار بدون آموزش تفسیر شود.
اجازه دهید f به صورت بازده ثابت به مقیاس نامحدود ترانسلوگ تابع تولید هر کارگر تعیرف شود همانطور که کریستنسن و همکاران (1971، 1973). کایو و همکاران (1982) نشان دادند اگر f این فرم را بگیرد، شاخص های چند جانبه ترانسلوگ می تواند اقتباس شود، و خروجی های چند جانبه در شاخص کارگر می تواند به عنوان مجموعه ای از ورودی های چند جانبه در شاخص کارگر و شاخص بهره وری چند جانبه بیان شود به عنوان

که در آن XN نشان دهنده عامل تولید N نسبت به نیروی کار اولیه، SN سهم عامل مربوطه است و یک نوار در بالا یک متغیر که نشان می دهد میانگین متغیر در سراسر همه کشورها در نمونه است. شاخص های چند جانبه ترانسلوگ ثابت کشور پایه است، بنابراین انتخاب من برای مقایسه کشور i با ایالات متحده بی اهمیت است. ایالات متحده آمریکا به عنوان کشور پایه بدون از دست دادن کلیت انتخاب شده است.
شناسایی دوره دوم در سمت راست معادله (7) به عنوان '' شاخص بهره چند جانبه ترانسلوگ '' مطابق با تئوری شاخص بوده اما در زمینه حسابداری توسعه کمی گمراه کننده است. این شاخص گاهی اوقات به عنوان '' شاخص بهره وری کل عوامل (TFP) '' اشاره شده است، و هر چند TFP اصطلاحات مخصوص یک صنف رایج در ادبیات حسابداری توسعه است، حتی این مدت مبهم است. ارزش های A مشاهده نشده، و شاخص بهره چندجانبه ترانسلوگ به عنوان یک باقیمانده محاسبه می شود. باقیمانده شامل بیش از بهره وری و یا کارایی صرف است. با توجه به اینکه داده ها برای اجزای قابل مشاهده در معادله (7) از جمله خروجی، عوامل تولید و فاکتور سهام، شاخص بهره وری چند جانبه ترانسلوگ استفاده شده است که جزئی است که در هر مقدار مورد نیاز در معادله برای برگزاری دقیقا طول می کشد.
برای سهولت در نمایش من به شاخص خروجی کارگر چند جانبه ترانسلوگ به عنوان خروجی، شاخص ورودی کارگر چند جانبه ترانسلوگ به عنوان مشاهده پذیر و شاخص بهره وری چندجانبه ترانسلوگ به عنوان باقی مانده اشاره خواهم کرد. فرم دقیق مشاهده پذیر به عنوان مفروضات در مورد عوامل و تغییر ضریب سهام تغییر خواهد کرد، اما به طور کلی، واریانس خروجی می توان تجزیه شود به عنوان

var[observable] را در نظر بگیرید. برای اهداف مقایسه با بخش 2.1، فرض کنید تنها دو ورودی، سرمایه فیزیکی و نیروی کار اولیه وجود دارد، و فرض کنید که همه درآمد در اقتصاد به این دو ورودی تعلق گیرد به طوری که ai + gi = 1 . تحت این فرضیات، مشاهده پذیر می توان نوشته شود

دوره دوم در سمت راست معادله (9) ثابت، بنابراین واریانس خروجی پیش بینی شده توسط داده قابل مشاهده برابر است با

فرض کنید داده تحت تحول واحد یکسان در بخش 2.1 است. ارزش های اصلی از K به دلار بیان شده اما توسط ثابت θ=1/1000 برای تبدیل داده ها به هزار دلار است. واریانس خروجی پیش بینی شده توسط داده های قابل مشاهده در حال حاضر عبارتست از
بنابراین، var[observables] برای تغییر در واحد اندازه گیری قوی است، و این نتیجه را می توان به هر تعداد از ورودی تعمیم داد.
این مستقیماً نشان می دهد که var[output] برای تغییر در واحد قوی است، و از آنجا که باقی مانده یک تابع از خروجی و مشاهده پذیر است، نتیجه می شود که var[residual] و cov[observables, residual] به تغییر در واحد غیر حساس است. به همین ترتیب، تمام واریانس نسبی برای تغییر در واحد قوی هستند، بنابراین نتایج حسابداری توسعه ناشی از معادله (7) واحد ناپذیری پیش شرط را برآورده کرده است، حتی اگر ضریب سهام مجاز به سراسر کشورهای مختلف متفاوت باشد.
یکی دیگر از جنبه های جذاب این رویکرد شاخص پایه خاص برای تفاوت غیر بی طرف در بهره وری در سراسر کشور کمک می کند. علاوه بر این، تنها محدودیت های تحمیل شده بر ساختار تولید در چارچوب حسابداری توسعه بازده ثابت نسبت به مقیاس است.
3. سوال حسابداری توسعه و روش تجزیه واریانس
چقدر از تغییرات در خروجی در سراسر کشور مربوط به تنوع در مشاهده پذیر است، و چه مقدار در باقی مانده ها غیر قابل توضیح و قابل انتساب به تنوع است؟ هیچ رابطه ای بین مشاهده پذیر و باقی مانده نشان نمی دهد که تنوع در خروجی حاصل مشاهده پذیر است که با تنوع در خروجی حاصل باقی مانده در ارتباط است. بنابراین، مقدار کوواریانس در معادله (8) مظهر اثرات متقابل است که باید هنگام تعیین سهم تنوع در هر یک از اجزای قابل مشاهده و باقی مانده به تنوع در خروجی هر کارگر برای برخی از شیوه ها حساب شود. دو روش اصلی در ادبیات استفاده شده است، که هر کدام مربوط به نسخه دیگری از سوال حسابداری توسعه وجود دارد. من هر دو روش در نظر می گیرم.
3.1. روش 1: چگونه خروجی توزیع می شود اگر همه کشورها باقی مانده یکسان داشته باشد؟
در زمینه چارچوب شاخص پایه مورد استفاده در این مقاله، رویکرد حسابداری توسعه کاسلی (2005) توسط پرسش مطرح شده در عنوان فوق مشخص می شود. برای این مورد خلاف که در آن همه کشورها باقی مانده یکسان دارد، مقدار کوواریانس در معادله (8) از بین می رود، و کسری تغییرات در خروجی با تغییر در مشاهده پذیر توضیح داده شده را می توان برآورد کرد با

3.2. روش 2: ترکیب کوواریانس بین باقی مانده و مشاهده پذیر
اگر ارتباط واقعی بین باقی مانده و مشاهده پذیر غیر صفر باشد و سپس برآوردی (var{ observables }/ var{ output }) و (var{ residua}/ var{ output }) توسط داده به یکی اضافه کنید. به عنوان یک نتیجه، نسبت 1 می تواند یک برآورد گمراه کننده از قدرت توضیحی مشاهده پذیر باشد. اطلاعات من، که در بخش 4 مورد بحث است، عملکرد یک نمونه که در آن ارتباط آماری بین محدوده باقی مانده و مشاهده پذیر 0.447-0.580 به مفروضات خاص همراه ساخت مشاهده پذیر بستگی دارد. ستون آخر جدول A7 را در بخش A4 از زمینه آنلاین مشاهده کنید.
ترکیب مقدار کوواریانس تنها راه برای اطمینان حاصل شود که واریانس نسبی به یک خلاصه شده است. همچنین باید توجه داشت که ترکیب مقدار کواریانس سوال حسابداری توسعه تعیین می شود. ما سئوال زیادتری نداریم که چه پراکندگی خروجی خواهد بود اگر همه کشورها به حال باقی مانده باشد. پرسش این است که، زمانی که ما خروجی بیشتر از 1 درصد مقدار متوسط در نمونه مشاهده کردیم، چقدر انتظار مشروط مشاهده پذیر بیشتر است و چه مقدار انتظار مشروط از باقی مانده بیشتر است؟ یک تجزیه واریانس مفید توسط بایر و همکاران (2006) پیشنهاد شده است

ارتباط آماری بین مشاهده پذیر و باقی مانده توسط qobs:i ; res:i نشان داده شده است . انحراف استاندارد با sd نشان داده شده است. و تجزیه کوواریانس بین باقی مانده و مشاهده پذیر نادیده گرفته شده است. در عوض، تمام ارتباط مشاهده پذیر و باقی مانده به باقیمانده نسبت داده شده است. همچنین، تخمین می زند از واریانس نسبی خلاصه به یک، و تفسیر هر مقدار مستقیم است. مقدار اول در سمت چپ معادله (13)، که من RVobservables برچسب زدم به معنی واریانس نسبی مشاهده پذیر، بخشی از تغییر در خروجی مربوط به تنوع در مشاهده پذیر است، و مقدار دوم که RVresidual برچسب زده شده بخشی از تغییر در خروجی مربوط به تنوع در باقی مانده است. مطالعات حسابداری توسعه دیگری وجود دارد که مقدار کواریانس را ترکیب می کند، اما من از هیچ برآورد واریانس نسبی با توجه به معادله(13) آگاه نیستم. کلنوو و رودریگز-کلر (1997) نیمی از سهم مقدار کواریانس به باقی مانده و نیم دیگر را به مشاهده پذیر نسبت داده اند. ویل (2007 از تجزیه مشابه استفاده کرده است. او دو برابر کوواریانس را به واریانس باقیمانده خود اضافه می کند، اما او به هیچ وجه ضریب همبستگی را ترکیب می کند.
توجیه اقتصادی برای تجزیه ارائه شده توسط معادله(13) وجود دارد. مدل های رشد درون زا توسعه یافته در روح نظریه رومر (1990) نشان می دهد که تنوع متقابل کشور در بهره وری محرک ترین نیروی تنوع متقابل کشور در مقادیر عوامل تولید است. بهره وری، همراه با دیگر بنیادهای اقتصادی، از جمله چشم انداز حقوقی، قانونی و سیاسی، سطح توسعه اقتصادی را تحت تأثیر قرار می دهد اما به صراحت در تابع تولید ترانسلوگ به خود اختصاص نیافته است. بهره وری توسط باقی مانده احاطه شده است. نسبت همه اثر متقابل توسط مقدار کوواریانس باقی مانده تجسم شده و نه تنها باعث برآورد آسان تفسیر واریانس نسبی شده، که این یک روش معقول و منطقی از نقطه نظر نظری است.
3.3. تجزیه تغییرات در مشاهده پذیر
اگر سهام به عنوان عامل پارامترهای ثابت عمل شود، تنوع در مشاهده پذیر به علت تنوع در عوامل تولید است. اگر ضریب سهام مجاز به تفاوت در سراسر کشور باشد، تنوع در مشاهده پذیر شامل تنوع در عوامل تولید و تنوع در ضریب سهام است. مقادیر Ratio1 یا RVobservables تنها قدرت توضیحی ترکیبی از تمام اجزای قابل مشاهده را منعکس می کند. تغییرات در هر یک از عوامل فردی و ضریب سهام در تبیین تنوع درآمد متقابل کشور چقدر مهم هستند؟ پاسخ به این سوال، که ادبیات کنونی باعث می شود هیچ تلاش انجام نشود، نیاز به تجزیه بیشتر واریانس مشاهده پذیر دارد.
شرایط کشور پایه در ورودی شاخص کارگر چند جانبه ترانسلوگ در معادله (7) در سراسر کشور ثابت می باشد. بنابراین، واریانس مشاهده پذیر را می توان به شرح زیر تجزیه نمود:

که در آن obs_(n,i) جزء قابل مشاهده مربوط به عامل تولید N است و توسط 〖obs〗_(n,i)=π/2(S_(n,i)+(s_n ) ̅)(〖Inx〗_(n,i)-(〖Inx〗_n ) ̅) ارائه شده است. تفکیک اضافی از قدرت توضیحی یک فرایند یک یا دو مرحله است، بسته به اینکه آیا سهام به عنوان عامل ثابت و یا متغیر می شود. اول، تنوع در مشاهده پذیر باید به تنوع مربوط به هر یک از اجزای قابل مشاهده تقسیم شود (obs_(n,i)). اگر سهام مجاز به تفاوت باشد، در مرحله دوم تنوع به هر جزء قابل مشاهده به آن حاصل به عامل و با توجه به سهم عامل تقسیم می شود. با سهام ثابت، هیچ مرحله دوم وجود ندارد؛ هر SN برای همه i یکسان است، و تنوع در هر XN تنها عامل محرک تنوع در obs_nاست.

  جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Pulsed Light Treatments for Food Preservation. A Review

Abstract

Consumers demand high-quality processed foods with minimal changes in nutritional and sensory properties. Nonthermal methods are considered to keep food quality attributes better than traditional thermal processing. Pulsed light (PL) is an emerging nonthermal technology for decontamination of food surfaces and food packages, consisting of short time high-peak pulses of broad spectrum white light. It is considered an alternative to continuous ultraviolet light treatments for solid and liquid foods. This paper provides a general review of the principles, mechanisms of microbial inactivation, and applications of PL treatments on foods. Critical process parameters that are needed to be optimized for a better efficiency of PL treatments are also discussed. PL has considerable potential to be implemented in the food industry. However, technological problems need to be solved in order to avoid food overheating as well as to achieve better penetration and treatment homogeneity. In addition, a more extensive research is needed to understand how PL affects quality food attributes.

Keywords

Pulsed light, Nonthermal technology, Microorganisms, Food Quality

رفتار پالس نور را برای حفظ مواد غذایی. بازنگری

چکیده
مصرف کنندگان مواد غذایی فراوری شده با کیفیت بالا با تغییرات جزئی در خواص غذایی و حسی تقاضا دارند. روش های غیر حرارتی برای حفظ ویژگی های کیفیت غذایی بهتر از پردازش حرارتی سنتی در نظر گرفته شده است. نور پالس (PL) تکنولوژی غیر حرارتی در حال ظهور برای ضدعفونی کردن سطوح مواد غذایی و بسته های مواد غذایی، متشکل از پالس های اوج بالا کوتاه مدت طیف گسترده ای از نور سفید می باشد. این به عنوان یک جایگزین برای رفتار مستمر نور ماوراء بنفش برای غذاهای جامد و مایع در نظر گرفته شده است. این مقاله یک بررسی کلی از اصول، مکانیسم غیر فعال کردن میکروبها، و برنامه های کاربردی از رفتار PL در غذاها فراهم می کند. پارامترهای فرایند حیاتی برای بهره وری بهتر از رفتار PL بهینه سازی مورد نیاز نیز بحث شده است. PL دارای پتانسیل قابل توجهی در صنایع غذایی اجرا شده می باشد. با این حال، مشکلات فن آوری مورد نیاز به منظور جلوگیری از گرم شدن غذا و همچنین برای رسیدن به نفوذ بهتر و همگن رفتار حل می شود. علاوه بر این، تحقیقات بیشتری برای درک چگونگی تاثیر PL ویژگی های مواد غذایی با کیفیت مورد نیاز است.

کلمات کلیدی: پالس نور، تکنولوژی های غیر حرارتی، میکروارگانیسم ها، مواد غذایی، کیفیت

مقدمه
فن آوری غیر حرارتی در فرآوری مواد غذایی به عنوان یک جایگزین مناسب برای پردازش حرارتی استفاده شده است (گررو-بلتران و باربوسا-کانوواس، 2004). به طور سنتی، اکثر غذاهای حرارتی توسط آنان را مشمول درجه حرارت بین 60 درجه سانتی گراد به مدت چند دقیقه و C° 100 برای چند ثانیه پردازش شده است. در طی این مدت، مقدار زیادی از انرژی به غذا منتقل شده است، که ممکن است منجر به واکنش های ایجاد تغییرات نامطلوب و یا محصولات شود. در طول پردازش غیر حرارتی، دمای مواد غذایی زیر که به دست آمده در رفتار های حرارتی برگزار می شود. بنابراین، ویتامین ها، مواد مغذی ضروری، و طعم دهنده انتظار می رود که تغییرات حداقل یا هیچ تغییراتی نداشته باشند.
نور پالس (PL) برای غیر فعال سازی سریع میکروارگانیسم بر روی سطوح مواد غذایی، تجهیزات و مواد بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود. شرایط، شدت بالا طیف گسترده ای از نور پالس (رابرتز و امید 2003) و پالس نور سفید (مارکوئین و همکاران، 2003) مترادف با PL می باشد (روآن و همکاران 1999).
استفاده از لامپ های فلش بی اثر گاز تولید پالس های شدید و کوتاه از اشعه ماوراء بنفش (UV) نور برای غیر فعال کردن میکروبها در طول اواخر سال 1970 در ژاپن آغاز شده شود. در سال 1988، آزمایش های گسترده توسط شرکت فن آوری های پورپالس انجام شده است که فرایند نور پالس به نام پوربریت برای استریل کردن مواد دارویی، دستگاه های پزشکی، بسته بندی، و آب ارائه شده است. اثر این فرایند در برابر طیف گسترده ای از میکروارگانیسم ها، از جمله باکتری ها (سلول های رویشی و اسپور)، قارچ ها، ویروس ها، و تک یاخته مورد آزمایش قرار گرفت. با این حال، فن آوری های صنایع غذایی تنها در سال 1996 به تصویب رسید، زمانی که اداره غذا و دارو استفاده از فن آوری PL را برای تولید، پردازش، و دست زدن به مواد غذایی مورد تایید قرار داد.
شرح PL
PL شامل استفاده از پالس شدید از مدت زمان کوتاه و طیف گسترده ای برای اطمینان از غیر فعال کردن میکروبها در سطح یا غذاها یا مواد بسته بندی می باشد. انرژی الکترومغناطیسی که در یک خازن در طول کسری از ثانیه منتشر شده و سپس در صورت تابش نور در مدت زمان کوتاه (نانو ثانیه به میلی ثانیه) انباشته شد، و در نتیجه تقویت قدرت با حداقل مصرف انرژی اضافی می باشد (دان و همکاران 1995) . به طور معمول، تجهیزات مورد استفاده برای تولید PL است از یک یا چند واحد زنون قابل تنظیم لامپ، یک واحد قدرت، و یک رابط ولتاژ بالا که اجازه می دهد تا انتقال یک پالس الکتریکی جریان بالا تشکیل شده است. به عنوان جریان پس از عبور از اتاق گاز واحد لامپ، پشت سر هم شدید و کوتاه مدت نور ساطع می شود. نور تولید شده توسط لامپ شامل طول موج های طیف گسترده ای از UV نزدیک به مادون قرمز است. توزیع طول موج از 100 تا 1100 نانومتر است: UV (400-100 نانومتر)، نور مرئی (400-700 نانومتر) و مادون قرمز (700-1،100 نانومتر). پالس از نور استفاده شده برای برنامه های کاربردی فرآوری مواد غذایی به طور معمول منتشر می کند و در هر ثانیه 1 تا 20، چشمک می زند در یک چگالی انرژی در محدوده .01-50 J-2 سانتی متر در سطح (باربوسا-کاننواس و همکاران 1998).
سیستم های تصفیه UV عملی، به عنوان مثال برای رفتار آب اعمال می شود، به طور سنتی لامپ کم یا متوسط جیوه فشار به عنوان منبع تابش میکروب کشی استفاده می شود. لامپ جیوه فشار پایین برای ارائه تابش تک رنگ در طول موج 254 نانوتر در نظر گرفته شده است، در حالی که محدوده طول موج میکروب کشی از لامپ جیوه UV فشار متوسط بین 200 و 300 نانومتر است. تابش UV از هر دو نوع لامپ جیوه به طور مداوم منتشر می شود. نور UV به طور مداوم دارای معایب چندی، مانند عمق نفوذ ضعیف و قدرت انتشار کم است، در حالی که عقیم سازی PL عمق نفوذ نسبتا بالاتر و قدرت انتشار دارد. رفتار PL موثرتر و سریع برای غیر فعال سازی میکروارگانیسم از نور UV پیوسته است، چرا که انرژی چند برابر ضرب است (اداره غذا و دارو 2000؛ دان و همکاران 1995). انتشار قدرت از یک سیستم نور UV مستمر در بازه زمانی از 100 تا 1000 W می باشد(دمیرسی ، 2002). (مک دونالد و همکاران، 2000. مک گرگور و همکاران، 1997) با این حال، یک سیستم PL می تواند یک توزیع اوج قدرت بالا به عنوان MW 35 تولید کند. علاوه بر این، ممکن است PL درجه حرارت ساخت تا با توجه به مدت زمان کوتاه پالس و دوره های خنک کننده بین پالس و کاهش در مقایسه با نور UV مستمر باشد (کریشنامورتی و همکاران 2004).
غیر فعال کردن میکروبها توسط PL
بهره وری PL بر روی باکتری غیر فعال، قارچ ها و ویروس ها به خوبی مستند است (مک گرگور و همکاران 1997؛ روآن و همکاران 1999؛ اندرسون و همکاران، 2000؛ رابرتز و امید 2003). اثرات PL در میکروارگانیسم ها در شرایط آزمایشگاهی در جدول 1 نشان داده شده است. کریشنامورتی و همکاران (2004) به بررسی استفاده از رفتار PL برای غیر فعال سازی استافیلوکوکوس اورئوس در یک محلول بافر و همچنین در پلیت آگار-آخرینها اقدام نموده است. آنها 7 تا 8 CFU ورود ML-1 کاهش اورئوس بر روی سلولهای معلق و آگار آخرینها رفتار در 5.6 سانتی متر J-2 در هر پالس به مدت 5 بدون افزایش قابل توجهی در درجه حرارت در بر داشت. با توجه به اثر PL در قالب، گزارش شد که حدود 4.8 چرخه ورود از قارچ آسپرگیلوس نیجر غیر فعال سازی اسپور حاصل با 5 نور پالس در 1 J CM2 چشمک می زند (وخوف و همکاران 2001). رفتار PL در غیر فعال ویروس و آدنو موثر بوده است. اگر چه هر دو ویروس استعداد ابتلا به رفتار نشان داد، آدنوویروس ها مقاوم تر از پلی ویروسس به PL بودند. کاهش ورود از 4 CFU ML-1 در ویروس فلج اطفال با 10 پالس مربوط به دوز 12 میلی ژول CM-2 مشاهده شد، در حالی که به همان تعداد از پالس در حدود 1 کاهش ورود به سیستم از آدنو بود (لامونت و همکاران 2007).
غیر فعال کردن میکروبها توسط قرار گرفتن در معرض PL به اثر محتوای گسترده طیف UV و چگالی انرژی اعمال با رفتار، که به نوبه خود در رابطه با عرض پالس و بالا اوج قدرت پالس نسبت داده شده است. ترکیب طیف ساطع شده از منبع PL به طور قابل توجهی بر اثربخشی رفتار تاثیر می گذارد (مارکوئینو و همکاران 2003). قرار گرفتن در معرض طول موج های کوتاه UV بین 100 و 280 نانومتر (UV-C) در طیف گسترده ای از کاربردهای ضد میکروبی از جمله ضد عفونی آب، هوا، سطوح، مواد غذایی استفاده می شود (شاما، 1999؛بینتسیس و همکاران، 2000؛ رایت و همکاران 2000؛ کوتچما و همکاران، 2004). در پلی اتیلن ترفتالات (PET) سطح غیر فعال سازی اسپور نیجر توسط PL سه تا پنج برابر با حذف UV-C از طیف پالس نور کاهش یافته است (وخوف و همکاران 2001). منابع PL شدت UV کم بود در کاهش جمعیت میکروبی موثر نیست (اندرسون و همکاران 2000). روآن و همکاران (1999) گزارش داد که غیر فعال سازی میکروارگانیسم های مربوط به مواد غذایی مثل لیستریا، اشریشیا کولی، سالمونلا انتریتیدیس، سودوموناس آئروژینوزا، باسیلوس سرئوس، و استافیلوکوکوس اورئوس پس از 200 پالس 2 و 6 ورود CFU ML-1 با استفاده از بالا و پایین UV محتوا، بود.
وانگ و همکاران (2005) یک لامپ فلاش زنون پالس با مونوکروماتور بررسی حساسیت طول موج از کولی به غیر فعال شده توسط نور UV پالس استفاده می شود. این محققان گزارش دادند که بازده میکروب کشی در طول موج 254 نانومتر (33/0 ورود CFU ML-1 در هر MJ / CM2) به دست آمده و فلاش زنون هیچ تفاوت آشکار به داده ها با استفاده از UV منتشر مداوم لامپ کم جیوه فشار در همان طول موج نشان نمی دهد. با این حال، این محققان پیشنهاد کردند که عرض پالس کوتاه و دوزهای بالا از منبع UV پالس ممکن است برخی از مزایای عملی منابع UV مستمر در وضعیت هایی که ضد عفونی سریع مورد نیاز است را فراهم می کند. انرژی بالا تحویل به لامپ پالس شدید نور، که به طور معمول چند صد میکرو ثانیه طول می کشد را تولید می کند. این می تواند در استفاده از سطوح دوز UV کشنده که منابع UV مداوم نیاز به کار در یک دوره زمانی بسیار طولانی می شود. به عنوان آنچه با نور معمولی UV مداوم رخ می دهد، مکانیسم اصلی غیر فعال کردن میکروبها توسط PL از طریق اثر فتوشیمیایی توضیح داده می شود (وانگ و همکاران 2005)، که شامل تشکیل دیمر پیریمیدینی در DNA از باکتری ها، ویروس ها، و دیگر عوامل بیماری زا، در نتیجه جلوگیری از تکرار سلول می باشد (روآن و همکاران 1999). با این حال، حالت های اضافی غیر فعال سازی مانند گرمانوری و اثرات فتوفیزیکال پیشنهاد شده است (ویتک و همکاران، 2003؛. کریشنامورتی و همکاران 2007).
برخی از محققان اختلال سلول ها به یک اثر گرمانوری ناشی از جذب نور UV نسبت داده اند زمانی که شار، انرژی دریافت شده توسط نمونه، بیش از حد است (هایروموتا، 1984؛ وخوف، 2000 ؛ وخوف و همکاران، 2001). وخوف (2000) دمای سلول به باکتری کولی بر روی یک سطح پلیمری اندازه گیری زمانی که به PL در شرایط مختلف در معرض و متوجه شد که هیچ افزایش دما تا آستانه شار تشخیص داده نشد، و پس از آن درجه حرارت به سرعت در حال افزایش یافت تا به ارزش بالاتر از 120 درجه محاسبه شد. فاین و گروایس (2004) به تازگی با استفاده از اصطلاح «معنا آستانه سطح انرژی به شناسایی سطح شار فراتر از آن غیر فعال است به طور چشمگیری افزایش یافته است. وخوف و همکاران (2001) اسپور نیجر غیر فعال سازی بر روی یک سطح PET در مقادیر کم شار نسبت داده شده، در اطراف 1-3 سانتی متر J-2، به اثر فتوشیمیایی از نور UV-C، در حالی که سهم اقدام گرمانوری از UV-A (موج بلند، λ = 315- 400 نانومتر) و UV-B (موج متوسط، λ = 280-315 نانومتر) به نظر می رسید در مقادیر شار بالا از 5-6 سانتی متر J-2 مناسب ارائه گردد. تاکشیتا نام و همکاران (2003) مشاهده کرد که آسیب DNA در سلول های مخمر پس از رفتار نور UV مستمر کمی بالاتر بعد از رفتار PL بود. با این حال، شستشو پروتئین از سلول های مخمر بعد از تابش PL بالاتر از آن مشاهده شده تحت تابش UV مستمر هنگامی که افزایش شار بود.
پس از یک دوز از 1.4 سانتی متر J-2، گسترش واکوئل و غشای سلولی اعوجاج در مورد سلول های مخمر در معرض PL مشاهده شد. بنابراین، غیر فعال کردن میکروبها توسط PL خواهد بود و عمدتا به تغییرات ساختاری در DNA هر چند سلول می تواند پس از گرم شدن لحظه ای از اجزاء سلولی از هم پاشیده شد (ورخوف ، 2003). به گفته فاین و گروایس (2004)، این بیش از حد ممکن است باعث تبخیر و تولید یک جریان کوچک بخار به علت تخریب غشاء شود. کریشنامورتی و همکاران (2008) نیز اثرات فتوفیزیکال از PL در اورئوس در بافر فسفات رفتار به مدت 5 ثانیه، ناشی از اختلالات متناوب پالس انرژی بالا، از افزایش دما در طول رفتار قابل اغماض (2 ° C) پیشنهاد کرده بود. اورئوس آسیب دیواره سلولی، انقباض غشای سیتوپلاسمی، نشت محتوای محرک، و تجزیه لیزوزوم بر اساس میکروسکوپ الکترونی انتقال و تبدیل فوریه مشاهدات طیف سنجی مادون قرمز را به نمایش گذاشته است.
اثرات فتوشیمیایی از PL در برخی از موجودات زنده، از جمله میکروارگانیسم ها، می تواند با نور با طول موج طولانی تر، خصوصا نور مرئی، فوتوریاکتیویشن معکوس می شود (مک دونالد و همکاران 2000). فوتوریاکتیویشن در سلول های فلش پس از رفتار PL (گومز-لوپز و همکاران 2005)، میزان این فوتوریاکتیویشن پس از رفتار PL آهسته تر پس از رفتار UV مستمر مشهود بود (اوتاکی و همکاران، 2003). در واقع، برخی از محققان برای جلوگیری از فوتوریاکتیویشن بعد از رفتار PL کاغذ بسته بندی پتری دیش در فویل آلومینیوم احتیاط کرده اند (مک گرگور و همکاران 1997؛ روآن و همکاران 1999؛ اندرسون و همکاران، 2000).
میکروارگانیسم ها نشان داده اند در حساسیت خود به PL متفاوت هستند. باکتری های گرام مثبت، مانند باسیلوس سرئوس، نشان داده اند که نسبت به اثرات PL باکتری های گرام منفی مانند سالمونلا و کولی بیشتر مقاوم اند (اندرسون و همکاران 2000). این محققان پیشنهاد کرده اند که تغییرات در حساسیت PL توسط میکروارگانیسم ها ممکن است به تفاوت در ترکیب دیواره سلولی باکتریایی و همچنین مربوط به علت مکانیسم های حفاظتی و تعمیر خود آسیب رساند. اسپور قارچ، اسپور نیجر و قارچ فئوساریوم کواموروم، برای نشان دادن یک مقاومت بیشتر به رفتار PL در مقایسه با باکتری مورد آزمایش مانند اشرشیا کلی، سالمونلا، و یا باسیلوس سرئوس نشان داده اند (اندرسون و همکاران، 2000).
به گفته این محققان، میزان مقاومت اسپور قارچ نیجر را می توان به حضور رنگدانه تیره محافظ در لایه های دیوار که به صورت اسپور احاطه نسبت داد.اسکن جذب عصاره رنگدانه از قارچ در محدوده 240-480 نانومتر نشان داد که رنگدانه از آسپور نیجر جذب به شدت در محدوده UV می باشد. این ویژگی جذب UV به نظر می رسد نقش مهمی در مکانیزم دفاع این ارگانیسم در برابر اثرات زیان PL بازی کند. از سوی دیگر، تورتوی و نیکولا (2007) معتقد بود که رنگ تیره فیالوسپورس تولید شده توسط نیجر (سیاه و سفید) و آسپرژیلوس کینامومئس (قهوه ای) می تواند انرژی نور بیشتری را جذب کند و در نتیجه، سریع تر با PL از کسانی که از ریپنز آسپرژیلوس (سبز) نابود شود. این محققان همچنین گزارش دادند که بلاستوسپور تولید شده توسط اسپور کلادوسپوریوم به هرباروم به راحتی غیرفعال سازی (0.795 J CM-2) از اسپور دیابلو توسط آسپرگیلی (81-0.927 J CM-2) تولید شده است.
ترکیبی از رفتار PL برای 120 و تابش UV مستمر در دوزهای 0.10 J CM-2 اثر هم افزایی در غیر فعال سازی کنیدیوم از کپک خاکستری و فراکتیجنیا مونیلیا بود. تفاوت بین هر دو قارچ به موجب حساسیت بیشتر فراکتیجنیا کنیدیوم به نور UV نسبت داده شد. دوز UV مداوم از 0.10 سانتی متر J-2 باعث غیر فعال سازی تقریبا کامل از فراکتیجنیا کنیدیوم، به طوری که غیر فعال سازی اضافی توسط PL نمی تواند اندازه گیری شود (مارکوئینو و همکاران ، 2003). این مطالعه همچنین اثر هم افزایی ترکیبی حرارتی (C ° 35-45برای 15-3 دقیقه) و رفتار PL را نشان داد، اگر چه غیر فعال سازی کامل از کنیدیوم مشاهده نشد. به گفته این محققان، عملیات حرارتی احتمالا می تواند مهار مکانیسم های تعمیر DNA پس از آسیب های ناشی از رفتار گرفتن در معرض نور، در نتیجه بهبود اثربخشی رفتار PL می باشد.
فرآیند عوامل مهم
هنگام طراحی یک رفتار PL برای مواد غذایی، تعداد پالس، فاصله از منبع نور، و ضخامت محصول پارامترهای مهم برای بهینه سازی فرایند، به منظور به حداکثر رساندن اثر در برابر میکروارگانیسم ها و به حداقل رساندن تغییرات محصول می باشد. تغییرات در ویژگی های مواد غذایی را می توان به آسیب حرارتی ناشی از استفاده از فلئونسیس بالا نسبت داد. به طور کلی، افزایش دما از محصولات در معرض PL با توجه به مدت زمان کوتاه پالس بسیار پایین تر است و محلی در لایه سطحی نازک تر از رفتار نور UV مستمر است. دان و همکاران (1989) نشان دادند که در نمونه دلمه بسته به رول نان بیات تحت رفتار با پالس از 16 سانتی متر J-2، افزایش درجه حرارت سطح قابل اغماض در هنگام استفاده از پالس 1 و حدود C°5 در هنگام استفاده از 2 پالس بود. با این حال، زمانی که شدت نور و طول مدت رفتار نسبتا بالا است، افزایش درجه حرارت محصول ممکن است بیشتر از مطلوب، باعث سوزاندن لایه های سطحی مواد غذایی است.
این توسط هیلگاس و دمیرسی(2003) که نمونه عسل شبدر با تعداد زیادی از 5.6 سانتی متر J-2 پالس از 20 تا تا C ° 100-80 رفتار و سطح افزایش دمای نمونه هنگامی که به بیش از 50- در معرض تایید شد 100 پالس مشاهده شده است. بدون یک سیستم خنک کننده کارآمد گنجانیده شده در تجهیزات، رفتار PL برای رفتار طولانی به طور جدی می تواند کیفیت سازش را به دلیل افزایش دمای بیش از حد نشان دهد (علم ناصر و همکاران 2007).
بروز انرژی توسط فاصله از منبع نور به نمونه تحت تاثیر قرار می گیرد. دیگر فاصله بین نمونه و لامپ، پایین تر از مرگ از روند فاصله وضوح اثر غیر فعال سازی PL تاثیر می گذارد (گومز-لوپز و همکاران 2005.). شارما و دمیرسی (2003) و ژوئن و همکاران (2003) یک مدل رگرسیون درجه دوم با استفاده از یک روش پاسخ سطحی به مدل اثر فاصله از بارق UV در سطح غیر فعال کردن میکروبها ارائه کرده است. موقعیت و جهت گیری چراغ در یک واحد صنعتی ضدعفونی نیز می تواند به بروز انرژی در محصول تاثیر گذارد. گومز-لوپز و همکاران (2005) نشان دادند که یک گروه از قطعات مواد غذایی بسیار نزدیک به لامپ شد موثر پاکسازی قرار دهد.
بهره وری PL نشان داده است که اندازه تلقیح رفتار سطوح اعمال شده را تحت تاثیر قرار می دهد (اوسئگی و همکاران 2007). گومز-لوپز و همکاران (2005) مشاهده کردند کاهش قوی در بازده غیر فعال سازی زمانی که تعداد زیاد از لیستریا مونوسیتوژنز در سطح محیط کشت آگار رسیده شد. میکروارگانیسم های قرار داده شده در لایه های بالایی تبدیل خواهد شد و غیر فعال سازی است، اما آنها را به بقیه از نور سایه می اندازد. در مورد مواد غذایی، ضد عفونی جزئی را می توان با توجه به اثرات محافظ از منابع PL منسجم مشاهده شده است. میکروارگانیسم ها ممکن است در شکاف یا در بی نظمی (آسیب) از سطح مواد غذایی ساکن باشد و یا ممکن است تحت اپیدرم نفوذ محصول که منجر به کاهش بهره وری از رفتار و نیاز به قرار گرفتن در معرض بزرگتر PL باشد (لاگئوناس- سان و همکاران، 2006). بهینه سازی و فرانک (1999) مورد استفاده قرار اسکن میکروسکوپ الکترونی کانفوکال به مشاهده که زنده باکتری کولی 0157: H7 سلول قادر به سطح، کرک، و برگ روزنه متصل شده و در روزنه برش کاهو جمع می شوند. آنها مشاهده کردند که باکتری کولی زنده 0157: H7 قادر به نفوذ به لبه برگ برش تا عمق 20 میکرومتر می باشند. برای بهره وری حداکثر ضد عفونی، لاگوناس- سان و همکاران (2006) پرتو تابش چند و حرکت تصادفی از محصولات را برای نمایشگاه سطح یکنواخت پیشنهاد کرده است.
اثر ضخامت محصول در غیر فعال کردن میکروبها PL-ناشی از هیلگاس و دمیرسی(2003) مورد مطالعه قرار گرفت. آنها نشان دادند که رفتار PL 135 پالس 5.6 J CM-2 موجب کاهش 39.5٪ از اسپوروجنس کلستریدیوم در ضخامت نمونه عسل شبدر 2 میلی متر، در حالی که هیچ تاثیری در نمونه 8 میلی متر بود. استفاده از 405 پالس در 5.6 سانتی متر J-2 منجر به 73.9٪ کاهش در نمونه نازک تر و 14.2 درصد کاهش در آنهایی که ضخیم ترند می شود. در این نمونه دوم، حداقل 540 پالس برای رسیدن به تقریبا 1 کاهش ورود به سیستم از اسپوروجنس لازم بود. نتایج مشابهی در شیر توسط تونون و آگولون (2003) به دست آمد. در نمونه تحت رفتار با پالس 4 از 6 سانتی متر-2 J، جمعیت باکتریایی اولیه به 28٪ در عمق 1 میلیمتر و 43٪ در عمق 2 میلی متر کاهش یافته بود، در حالی که هیچ کاهش باکتریایی در عمق بیشتر از 4 میلی متر مشاهده نشد .
علاوه بر این، هر محصول غذایی، مایع یا جامد، ترکیب خود و اثر رفتار PL را تعیین می کند. ترکیبات غذایی خاص می تواند طول موج جذب موثر و کاهش بهره وری از رفتار باشد. رفتار PL در غیر فعال سازی لیستریا مونوسیتوژنز، فسفوریوم و لامبیکادر غذاهای پروتئین دار یا روغنی موثر نباشد، در حالی که غذاهای سرشار از کربوهیدرات مانند میوه ها و سبزیجات برای این رفتار به نظر مناسب تر می باشد(گومز-لوپز و همکاران، 2005). این محققان مشاهده کردند که اثر ضد عفونی رفتار PL در حدود 1.5 سانتی متر CFU ورود-2 برای لامبیکا کاملا در حضور 10٪ روغن و یا 10٪ کازئین کاهش یافت. بخشی از PL می تواند توسط پروتئین و روغن جذب شود، دوز اشعه موثر بر میکروارگانیسم ها را کاهش دهد (گومز- لوپز و همکاران ، 2005).
اثر PL در محصولات غذایی
جدول 2 نتایج مربوطه را با توجه به غیر فعال کردن میکروبها توسط رفتار PL در غذاها، نوشیدنی ها، مواد بسته بندی، و سطوح در تماس با مواد غذایی به طور خلاصه نشان داده است.
مواد غذایی مایع
بسیاری از مایعات، مانند آب، دارای درجه بالایی از شفافیت به طیف گسترده ای از طول موج از جمله نور مرئی و UV، در حالی که دیگر مایعات، مانند راه حل های شکر و آب گوجه فرنگی، نمایش شفافیت محدود تر هستند. افزایش مقدار مواد جامد شدت نفوذ اشعه UV را کاهش خواهد داد (بینتسیس و همکاران، 2000. شاما ، 1999). در یک محلول آبی، پایین تر از شفافیت، رفتار PL کمتر موثر است (تونون و آگولون، 2003). مایعات با جذب UV بالا باید به عنوان یک لایه نازک به منظور کاهش جذب اشعه در مایع رفتار می شود (رایت و همکاران، 2000). در این روش، جذب UV توسط مایع کم است و باکتری ها به احتمال بیشتری برای دوز کشنده قرار می گیرند (شاما ، 1992). جذب آب و آب میوه های حاوی پالپ تازه روشن، بطور قابل توجهی متفاوت هستند. آب سیب روشن است جذب پایین، با ضرایب جذب حدود 11 سانتی متر-1، در حالی که جذب آب پرتقال می تواند مقادیر نزدیک به 50 سانتی متر-1 دست یابد (کوتچما و همکاران 2004). علاوه بر این، همبستگی مثبت بین میزان ویتامین C و ضریب جذب آب سیب روشن مشاهده می شود (کوتچما ، 2008).
شیر موثر سرد توسط قرار گرفتن در معرض PL با دوز حداقل 12.6 سانتی متر J-2 تحویل در 56 ثانیه پاستوریزه بود (اسمیت و همکاران 2002). غیر فعال کامل از استاف اورئوس، در هنگام پردازش شیر در یک سیستم پیوسته با استفاده از PL به دست آمد (کریشنامورتی و همکاران 2007). این محققان نتیجه گرفتند که یک طراحی مناسب از یک سیستم PL مداوم شیر پاستوریزه جریان نیاز به رفتار برای جلوگیری از کاهش افزایش بیش از حد درجه حرارت، که ممکن است برخی از تغییرات در کیفیت شیر می شود. کیفیت و حسی تغییرات در طول رفتار PL گسترده شده اند مورد مطالعه قرار نگرفته است. در مقایسه با نور UV به طور مداوم، PL طور موثر می تواند 300 NS تا 1 میلی ثانیه (زیبا و گروایس 2004) محدود واکنش اکسیداتیو به دلیل مدت زمان پالس کوتاه، به طور معمول. رفتار PL به نظر می رسد تحت تاثیر قرار پروتئین یا چربی اجزای شیر نیست. علم ناصر و همکاران. (2008) بود تغییر در ترکیب اسید آمینه پروتئین و اکسیداسیون چربی شیر پس از رفتار مشاهده نشد.
رفتار PL برای عقیم سازی سطوح از رسانه های مایع موثرتر است. اثر PL (6-5 سانتی متر J-2 در هر پالس) برای غیر فعال استافیلوکوک طلایی در آگار یا مایع رسانه های کریشنامورتی و همکاران مورد بررسی قرار گرفت. (2004). آنها پس از یک 1-S رفتار مشاهده 5.0 و 1.35 کاهش ورود در سلول آگار آخرینها ها و سلول به حالت تعلیق در آمد. به عنوان عمق نمونه از سلول به حالت تعلیق را افزایش می دهد، سطح فعال شدن اورئوس S. به دلیل ظرفیت نفوذ ضعیف PL کاهش می یابد. اثر PL در غیر فعال سازی سلول های معلق در رسانه های مایع را می توان با به حداقل رساندن عمق نمونه، کاهش فاصله از نمونه و / یا افزایش زمان رفتار افزایش یافته است. نیاز به بهینه سازی پارامترهای تجربی برای رسیدن به سطح غیر فعال هدف برای کاربردهای خاص وجود دارد. مطالعات انجام شده توسط اوسگی و همکاران(2007) انجام شده است. نشان داد که PL قادر به عرضه در همان سطح از کاهش میکروبی در مایعات روشن، صرف نظر از سطح آلودگی است. به گفته این محققان، مدل وایبل کافی به دقت پیش بینی غیر فعال کردن میکروبها در مایعات روشن است، اما آن را برای محصولات که در آن تاثیر خواص مختلف بر روی بستر غیر فعال قابل توجه است نتواند.

   جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Pulsed light for food decontamination: a review

Pulsed light (PL) is a technique to decontaminate surfaces by killing microorganisms using pulses of an intense broad spectrum, rich in UV-C light. The present review is focused on the application of PL for food decontamination. It revises the mechanism of microbial inactivation (UV-C as the most important part of the spectrum, photothermal and photochemical mechanisms, inactivation curve, peak power dependence, and photoreactivation), the factors affecting its efficacy, the advantages and problems associated with PL treatment, and results obtained in vitro. Examples of applications to foods are given, including microbial inactivation, and effects on food matrices.

نور تکانشی برای ضدعفونی مواد غذایی: یک بررسی

نور تکانشی (PL) تکنیکی برای ضدعفونی کردن سطوح با کشتن میکروارگانیسم ها با استفاده از پالس های طیف گسترده شدید، سرشار از نور UV-C می باشد.بررسی حاضر بر استفاده از PL برای ضدعفونی مواد غذایی متمرکز شده است. این اصلاح مکانیسم غیر فعال کردن میکروبها (UV-C به عنوان مهم ترین بخش این طیف، گرام انوری و مکانیزم های فتوشیمیایی، منحنی غیر فعال، وابسته به اوج قدرت و فوتوریاکتیویشن)، عوامل مؤثر بر اثربخشی آن، مزایا و مشکلات در ارتباط با رفتار PL، و نتایج به دست آمده در شرایط آزمایشگاهی می باشد. نمونه هایی از کاربردی آن در مواد غذایی ارائه شده است، از جمله غیر فعال کردن میکروبها و اثرات آن بر ماتریس مواد غذایی.

مقدمه
نور تکانشی (PL) تکنیکی برای ضدعفونی کردن سطوح با کشتن میکروارگانیسم ها با استفاده از پالس های کوتاه مدت از یک طیف گسترده شدید، سرشار از نور UV-C می باشد. UV-C بخشی از طیف الکترومغناطیسی مربوط به طیفی بین 200 و 280 نانومتر است. PL با استفاده از فن آوری هایی که قدرت چند برابر را چندین برابر می کنند، تولید شده است. قدرت با ذخیره برق در یک خازن بیش از زمان طولانی نسبی (کسری از یک ثانیه) و انتشار آن در یک زمان کوتاه (میلیونیم یا هزارم ثانیه) افزایش می یابد. فلش نور ساطع شده اوج قدرت بالا و متشکل از طول موج 200 تا 1100 نانومتر می باشد (دان، بوشنل، اوت، و کلارک، 1997؛ دان، اوت، و کلارک، 1995). این روش علاوه بر اوج قدرت بالا، تولید نور نسبی بالاتر با طول موج کوتاه تر باکتری، برای تولید منبع فلش استفاده شده است (مک گرگور و همکاران، 1998).
این روش چندین نام در متون علمی دریافت کرده است: نور پالس UV (شارما و دمیرسی، 2003 )، با شدت بالا از طیف گسترده نور پالس (رابرتز و امید، 2003 )، نور پالس (روآن و همکاران، 1999) و نور پالسی سفید (مارکوئین، جرارد، و همکاران، 2003 ). باربوسا-کانوواس، شافنر، پیرسون، و ژانگ (2000) با بررسی ادبیات PL چند سال پیش، هشدار دادند که اکثر نتایج ارائه شده در گزارش خود باید توسط محققان مستقل تایید گردند. امروزه، میزان بالاتری از منبع مستقل اطلاعات وجود دارد که به روز رسانی بررسی ها توجیه می کند.
با توجه به نظر وخوف(2000)، اولین آثار ضد عفونی با چراغ فلش در اواخر سال 1970 در ژاپن انجام شد، و تاریخ ثبت اختراع برای اولین بار از سال 1984 بود (هایراموتو، 1984). بانک، جان، اشمل و دراچت (1990) به نظر می رسد اولین کار در ادبیات علمی در استفاده از PL برای غیر فعال کردن میکروارگانیسم ها منتشر کرده اند. با استفاده از یک منبع نور UV-C از 40 وات اوج قدرت بالا، کاهش ورودی 7-6 در تعداد سلول زنده به دست آمده است. اطلاعات بیشتر در مورد این کار نیز در نظرات بانک (1992) منتشر شده است.
روش رفتار UV-C برای حفظ مواد غذایی در سال 1930 کشف شده بود (آرت و آلنده، 2005). PL نسخه اصلاح شده و ادعایی بهبود یافته از ارائه UV-C می باشد. رفتار UV-C کلاسیک در یک حالت پیوسته، به نام موج پیوسته (CW) نور UV کار می کند. فعال نشدن میکروارگانیسم با سیستم های CW UV با استفاده از لامپ جیوه ای کم فشار برای تولید انرژی در طول موج 254 نانومتر (نور تک رنگ) طراحی شده است که نور میکروب کشی نامیده می شود (بینتیست، لیتیپولو - تزانتکی، و رابینسون، 2000). اخیرا، لامپ UV فشار متوسط به دلیل قدرت بسیار بالاتر میکروب کشی UV خود در واحد طول استفاده شده است. لامپ UV فشار متوسط خروجی چند رنگ منتشر می کند، از جمله طول موج میکروب کشی از 200 تا 300 نانومتر (بولتون و لیندن، 2003 ). احتمال دیگر برای رفتار UV-C استفاده از لیزر رادیواکتیو است، که می تواند نور پالس در 248 نانومتر منتشر کند (کریسوستو، سگال، و میچایلدز، 1998). PL با لامپ های زنون که می تواند چند فلش در هر لحظه تولید کند، کار می کند.
واحدهای زیر معمولا برای توصیف یک رفتار PL استفاده شده اند:
• نرخ شار: بر حسب Watt/meter2 (W/m2) اندازه گیری شده و این انرژی از لامپ توسط نمونه های پیش واحد در هر لحظه دریافت شده است.
• شار: بر حسب Joule/meter2 (J/m2) اندازه گیری شده و این انرژی از لامپ توسط نمونه های پیش واحد در هر لحظه دریافت شده است.
• دوز: گاهی اوقات به عنوان مترادف شار استفاده می شود.
• زمان نوردهی: طول زمان (ثانیه) رفتار است.
• عرض پالس: فاصله زمانی (کسری از ثانیه) که در طی آن انرژی تحویل داده شده است.
• نرخ تکرار پالس (prr): تعداد پالس در ثانیه (هرتز) و یا معمولاً به عنوان PPS (پالس در ثانیه) بیان شده است.
• اوج قدرت: بر حسب وات (W) اندازه گیری شدده و انرژی پالس تقسیم بر مدت زمان پالس است.
تعاریف رسمی را می توان در IUPAC (1996) در نظر گرفت.
تعیین مناسب از شار دریافت شده توسط بدن تحت رفتار مهم ترین عامل در توصیف یک رفتار PL است. با این حال، آن گاهی اوقات نادیده گرفته شده و یا به طور نادرست گزارش شده است. همین مشکل همچنین در ادبیات رفتار CW UV وجود دارد (بولتون و لیندن، 2003 ؛ هایجنن، بیرندوک، و مدیما، 2006). تعیین شار می تواند پیچیده باشد، و نیاز به دانش خوبی از خواص نور است. و گاهی اوقات به کمک کارشناسان لازم است. محققان با پس زمینه فیزیک کمیاب برای مشاوره قبل از آزمایش های مربوط به برنامه ریزی نور پالس تشویق می شوند. باید در گزارش انرژی دریافت شده توسط نمونه احتیاط شود، که اساسا متفاوت از انرژی تحویل داده شده توسط منبع نور گرفته شده است. از آنجا که تحقیق بر روی PL نسبتا کمیاب است، به خصوص در برنامه های کاربردی مواد غذایی، هیچ انتخابی در این بررسی با توجه به دقت تعیین شار انجام نشده است. توصیه ها برای تعیین شار در تحقیقات آینده را می توان در تحقیقات بولتون و لیندن (2003 )، جین، مفیدی، و لیندن (2006)، و رایر (1997) در نظر گرفت.
حساسیت میکروارگانیسم
اندرسون، روآن، مک گرگور، فوریسر، و فاریش (2000) و روآن و همکاران (1999) روند زیر از حساسیت در کاهش سفارش را گزارش کردند: باکتری های گرام منفی، باکتری های گرام مثبت و اسپور قارچ. رنگ اسپور می تواند نقش مهمی در استعداد ابتلا اسپور قارچ بازی کند. اسپور قارچ آسپرگیلوس نیجر در برابر بیشتر اسپور قارچ فوساریوم کولموروم مقاومت است، که ممکن است به خاطر جذب رنگدانه اسپور نیجر در منطقه UV-C از اسپور فوساریوم کولموروم، و حفاظت از اسپور در مقابل UV باشد (اندرسون و همکاران، 2000). در مقابل، گومز - لوپز، دولیجر، باندولی، و دبوری (2005) پس از مطالعه 27 مخمر و قالب گونه باکتریایی، هیچ الگوی حساسیتی میان گروه های مختلف میکروارگانیسم ها مشاهده نکردند.

مکانیسم غیر فعال سازی
UV-C به عنوان مهم ترین بخش از طیف لامپ فلاش زنون یک طیف انتشار اعم از اشعه ماوراء بنفش به نور مادون قرمز است. بخش UV-C از طیف مهم ترین موضوع برای غیر فعال کردن میکروبها است. روآن و همکاران (1999) گزارش دادند که غیر فعال کردن میکروارگانیسم غذا (باسیلوس سرئوس، لیستریا مونوسیتوژنز، استافیلوکوکوس اورئوس، اشریشیا کولی، سالمونلا انتریتیدیس، سودوموناس آئروژینوزا، و ساکارومیسس سرویسیه) 6-5 ورودی CFU/plate با استفاده از یک فلش UV بالا بود، در حالی که با نور UV کم تنها 2-1 ورودی CFU/plate به دست آمد. با استفاده از یک مونوکروماتور، وانگ، مک گرگور، اندرسون، و ولسی (2005) نشان دادند بهره وری میکروب کشی در برابر باکتری کولی به عنوان تابعی از طول موج محدوده نانومتر با استفاده از حدود 360-230 نانومتر در mJ/cm2 تعیین می شود. این نتایج حداکثر غیرفعال سازی را در حدود 270 نانومتر نشان داد، و هیچ غیر فعال سازی قابل اندازه گیری که بالای 300 نانومتر رخ دهد مشاهده نشد. علاوه بر این نویسندگان نتیجه گرفتند که محتوای UV غنی از 220 تا290 نانومتر در طیف UV سهم عمده ای از غیر فعال سازی را فراهم می کند، از هر نوع منبع UV که استفاده شود.
مکانیزم های فتوترمال و یا فتوشیمیایی
پژوهش های چشمگیری بر روی مکانیسم غیر فعال کردن میکروبها توسط پالس های نوری انجام می شود. اقدام مرگبار PL می تواند به علت گرمانوری و یا یک مکانیسم فتوشیمیایی باشد. این امکان وجود دارد که هر دو مکانیزم همزیستی، و اهمیت نسبی هر یک به شار و هدف میکروارگانیسم بستگی دارد. بسیاری از نویسندگان نتایج خود را بر اساس اثر فتوشیمیایی توضیح دادند. به عنوان مثال، از آنجایی که روآن و همکاران (1999) غیر فعال سازی را با کمتر از یک درجه سانتی گراد در دمای بالا بدست آوردند، به این نتیجه رسیدند که مرگ آن می تواند به عمل فتوشیمیایی از طول موج UV کوتاه تر نسبت داده شود.
مکانیسم غیر فعال سازی میکروبها توسط PL اغلب در مطالعاتی با استفاده از CW UV توضیح داده می شود، که در آن غیر فعال سازی فتوشیمیایی است. اگر چه مکانیسم غیر فعال سازی توسط PL می تواند شباهت هایی با CW UV داشته باشد، البته ممکن است برخی تفاوت هایی نیز وجود داشته باشد. اثر میکروب کشی نور UV بر روی باکتری در درجه اول به علت تشکیل دیمر پیریمیدینی، و عمدتا دیمر تیمین می باشد (گایس و داربی، 2000؛ میچل، جن، و کلور، 1992). دایمر مانع از شکل گیری زنجیره DNA جدید در روند تکثیر سلول می شود، بنابراین در نتیجه غیر فعال سازی (ناتوانی در تکرار، مرگ کلونوژنیک نامیده می شود) میکروارگانیسم ها توسط UV آسیب می بینند(بولتون و لیندن، 2003 ). در اسپور باکتریایی، نتایج رفتار UV-C به طور عمده در شکل گیری '' اسپور فوتوپروداکت ''5-thyminyl-5, 6-dihydrothymine و در معافیت تک رشته، معافیت دو رشته و دیمر پیریمیدینی سیکلوبوتان می باشد (سلایمن و نیکلسون ، 2000).
با مقایسه حساسیت طول موج غیر فعال سازی کولی با طیف جذبی قبلا گزارش شده از پورین و پیریمیدینی پایگاه های DNA، وانگ و همکاران (2005) این فرضیه که اثر فتوشیمیایی تولید شده به عنوان یک نتیجه از جذب UV توسط DNA از علل عمده غیر فعال سازی میکروارگانیسم های PL است را پشتیبانی می کند.
با این حال شواهدی وجود دارد که اثر گرمانوری نیز می تواند رخ دهد. هایراموتو (1984) پیشنهاد کرد که اشعه اسپور نیجر جذب به حرارت قالب آنی، و ارائه نوعی از عقیم سازی حرارتی انتظار می رود. دان و همکاران (1989) غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها را با PL توسط هر دو مکانیزم توضیح داده اند، و بر این تاکید کردند که پالس نور گرام یک لایه سطحی از مواد غذایی حرارتی است که بر روی سطح تولید در نهایت به داخل محصول انجام خواهد گرفت. با این حال، تعداد کل حرارت تولید شده ممکن است نسبت کوچک مقدار حرارت خواهد بود که به میزان قابل توجه بالا بردن درجه حرارت از کل محصول نیاز دارد. وخوف (2000) پیشنهاد کرد که با شار بیش از J/cm2 0.5 ضد عفونی کردن از طریق گسست باکتری ها در طول بیش از حد اهمیت خود ناشی از جذب نور UV همه از یک فلاش به دست می آورد. بعدها، وخوف، ترومپتر و فرانکن (2001) شواهد این فرضیه را با نشان دادن عکس الکترون میکروسکوپ از اسپور نیجر فلش با تغییر شکل شدید و پارگی ارائه کرده است. یک پارگی شدید از یک اسپور به عنوان شواهدی از فرار محتوای بیش از حد گرام از اسپور است، که بعد از چنین '' انفجار "و" تخلیه '' داخلی از محتوای آن در طول پالس نور و جو در زمان خالی شده است.
محققان مختلف نتایج خود را در مورد درخواست PL بر اساس ساز و فتوشیمیایی یکسان در طول غیر فعال سازی CW UV رخ داده، تفسیر کرده اند. با این حال، آنها نیز اثرات اضافی در سلول های میکروبی را پیشنهاد و یا شناسایی کرده اند. این روشن نیست که آن اثر فتوشیمیایی یا منشاء گرمانوری دارد. بر اساس غیر فعال سازی نسبی سلول سالمونلا اندود در آگار انتخابی و غیرانتخابی، وویتک و همکاران (2003 ) به این نتیجه رسیدند که پالس نور سفید غیر فعال سازی باید به عنوان یک فرآیند چند هدف در نظر گرفته شود. در این حالت، تغییرات ساختاری DNA دلیل عمده صدمه به غشاء خواهد بود، پروتئین ها و سایر مولکول ها نقش کوچکی بازی می کنند. این فرضیه در راستای نتایج منتشر شده توسط تاکشیتا و همکاران (2003 ) است، که غیر فعال سازی مخمر توسط CW UV و چراغ فلش وسیع الطیف مقایسه شده است. این محققان مشاهده کردند که آسیب DNA ناشی از سلول های مخمر اساسا یکسان برای هر دو روش می باشد. آن در شکل گیری معافیت های رشته منفرد و ضمرس پیریمیدینی بود. با این حال، در افزایش تمرکز پروتئین استخراج شده و تغییر ساختاری در سلول های فلش فقط در مورد نور پالس مشاهده شد. این آسیب غشای سلولی ناشی از نور پالس پیشنهاد شده است. سلول های مخمر فلش اکوئل و غشای سلولی اعوجاج یا آسیب مطرح و گسترش یافته، و تغییر شکل خود به دایره را نشان دادند. از سوی دیگر، پس از رفتار با نور UV CW، ساختار سلولی مخمر تقریبا مشابه سلول های رفتا نشده بود.
منحنی غیر فعال سازی
شکل منحنی غیر فعال سازی برای غیر فعال کردن میکروبها توسط نور CW UV سیگموئید است. سطح اولیه با توجه به یک مرحله آسیب است. هنگامی که حداکثر مقدار آسیب پیشی گرفته باشد، قرار گرفتن در معرض UV حداقل برای میکروارگانیسم ها و شماره بازمانده را به سرعت در حال کاهش کشنده اضافی خواهد بود (باربوسا-کانوواس و همکاران، 2000). پایان منحنی یک مرحله انتهایی دریافت کرده که در تبیین های مختلف، توسط یان، سامر، ایفرت و مارسی خلاصه شده است (2003 ): عدم جمعیت همگن، پدیده چند ضربه، حضور مواد جامد معلق، استفاده از گونه های متعدد که ممکن است در حساسیت خود به UV-C متفاوت باشد، توانایی سلول های مختلف برای تعمیر جهش DNA و اثر سایه که ممکن است توسط لبه پتری دیش مورد استفاده در برخی از آزمایش های تولید شده باشد. یکی دیگر از دلایل ممکن توسط مک دونالد، کاری، کلونجر، برازوس، و همکاران (2000) ارائه شده است؛ زمانی که توضیح باطله از منحنی غیر فعال سازی باسیلوس سوبتیلیس تحت رفتار با PL است: احتمال افشای یک عنصر زیستی به شرایط لازم برای مرگ با کاهش تراکم جمعیت کاهش می یابد.
برای رفتار PL، شکل منحنی غیر فعال سازی کنیدیوم از کپک خاکستری و قارچ مانیلینیا همچنین در سیگموئید مشخص شد (مارکوئین، جرارد، و همکاران، 2003 ). اندرسون و همکاران (2000) و مک گرگور و همکاران (1998) گزارش کردند که شماره بالاتر از پالس بالاتر اثر کشنده دارد. می توان آن را در نتایج خود مشاهده کرد که جمعیت میکروبی به عنوان تابعی از تعداد پالسهای یک نقطه خاص فراتر از آن شروع می شود و غیر فعال سازی را ثابت نگه می دارد. مشاهدات یکسان با نظرات فاین و گروایس (2004) بر روی سلولهای مخمر خشک بر روی یک صفحه کوارتز، که یک سطح آستانه از انرژی برای نابودی کل پیشنهاد کرده، گزارش شده است. این یافته ها در راستا با الگوی سیگموئید قبلا برای لامپ UV CW مورد بحث بود. با این حال، غیر فعال سازی کامل از میکروارگانیسم ها و عدم وجود انتها نیز گزارش شده است (کریشنامورسی، دمیرسی، و ایرودایاراج، 2004؛ اوتاکی و همکاران، 2003 ؛ وانگ و همکاران، 2005)، اگر چه اثر حد تشخیص روش شمارش باید بهتر ارزیابی شود.
وابستگی اوج قدرت
برخی از پژوهش ها با هدف این بررسی انجام شده است که منابع PL واقعا عملکرد نرخ غیر فعال کردن میکروبها را در مقایسه با منابع نور CW UV بهبود داده است، که به عنوان ادبیات اولیه از منابع خصوصی ادعا شده است. اثر اوج قدرت نمی خواهد در راستا با قانون بانزن -روسکو باشد (سامر، حیدر، کاباج، هایدنریچ، و کندی، 1996). به عنوان یک قاعده کلی در فرآیندهای فتوشیمیایی، اصل تجهیزات-موثر بودن و سودمندی از محصول که از نرخ شار و مدت زمان معتبر است. این اصل به عنوان قانون عمل متقابل بانزن -روسکو شناخته شده است. این ادعا می کند که در اثر تابش مهم نیست که آیا شار با نرخ شار بالا و زمان قرار گرفتن در معرض کوتاه باشد و یا با نرخ شار کم و زمان قرار گرفتن در معرض طولانی باشد. یک استثنا به این اصل برای رفتار نور UV CW یافت شده است (سامر و همکاران، 1996). تنوع یافته ها اجازه نمی دهد که تنظیم یک نتیجه گیری قطعی در مورد اعتبار این اصل برای غیر فعال کردن میکروبها توسط PL باشد، اگر چه این نتایج نسبت به امکان وابستگی به اوج قدرت اشاره می کنند. به گفته مک دونالد، کاری، و هنکاک (2002) چند نظریه پیش بینی کننده کشتن سریع تر از سلول های رویشی با PL می باشد. محتمل ترین نظریه ادعا می کند که شار فوتون بالا نشأت گرفته از یک منبع پالس به سادگی ها تحت الشعاع مکانیسم ترمیم سلولی قبل از تعمیر می تواند تکمیل شود.
رایس و ائول (2001) با مقایسه خروجی یک منبع UV اوج قدرت بالا در 248 نانومتر از لیزر رادیواکتیو به CW منبع UV قدرت کم (254 نانومتر) را مورد بررسی قرار داده و وابستگی اوج قدرت در غیر فعال سازی UV اسپور باکتریایی برای غیر فعال سازی اسپور سابتلیس استفاده شد. دو منبع UV توسط هشت مرتبه در اوج قدرت متفاوت است. نتایج اثر اوج قدرت قابل تشخیص نشان داده شده است. بنابراین، به نظر می رسد که تعداد کل فوتون تحویلی و نه تعداد فوتون تحویلی در واحد زمان (اوج قدرت) پارامتر مهمی است. این نتایج با اصل بانزن -روسکو به توافق می رسد. نتیجه مشابه از کار اوتاکی و همکاران (2003) مشتق شده است که غیر فعال سازی سه گونه از باکتری کولی و دو نوع کالیفاژ توسط لامپ UV کم فشار ساطع در طول موج 254 نانومتر و یک فلاش وسیع الطیف مقایسه کرده است. کار در دوز میکروب کشی یکسان، تفاوتی بین دو منابع لامپ پیدا نبود. علاوه بر این، وانگ و همکاران (2005) به این نتیجه رسیدند که بازده میکروب کشی به دست آمده با یک لامپ فلاش زنون برای غیر فعال کردن باکتری کولی استفاده شده که هیچ تفاوت آشکاری به داده های منتشر شده در غیر فعال سازی با استفاده از CW UV کم فشار لامپ جیوه در همان طول موج نشان نمی دهد.
با این حال، یک گروه تحقیقاتی تنها با اسپور سابتلیس کار کردند که نتایج متناقضی را گزارش کرده اند. دو مقاله انجام شده شار یکسان ارائه می دهد، و هیج تفاوتی در اثر غیر فعال سازی مشاهده نشد هنگامی که در مقایسه نتایج به دست آمده با لامپ CWUV تولید شده mW/cm2 3.9 بر روی هدف نسبت به آنهایی که با دو نوع لامپ فلش تولید شده در بیش از W/cm2 60 بر روی هدف، در محدوده شار 0 تا 200 mJ/cm2 به دست آمده اند(هنکاک، کاری، مک دونالد، و التگیبرز، 2004؛ مک دونالد و همکاران، 2002). از سوی دیگر، مقالات دیگر به این نتیجه رسیدند که نور پالس UV نشان دهنده بهبود جزئی بیش از منبع CW UV در محدوده شار 0 تا 80 mJ/cm2 می باشد (مک دونالد، کاری، کلونجر، برازوس، و همکاران، 2000) و به طور قابل توجهی PL بهتر نور CW UV در سیستم های تعلیق آبی و بر روی سطوح می باشد (مک دونالد، کاری، کلونجر، آنکلیسبی، و همکاران، 2000).
نتایج گزارش شده توسط تاکشیتا و همکاران (2003 )، همچنین از نقض اصل بانزن -روسکو پشتیبانی می کند. محققان اثر اوج قدرت را بر روی سلول های مخمر، با استفاده از 4655 و 2473 کیلو وات مقایسه کردند. نتایج آنها نشان داد که تحت شرایط اوج قدرت بالا، اثر مرگ و غلظت پروتئین بالاتر تحت شرایط اوج قدرت کم می باشد. علاوه بر این، اثر گرمانوری در توافق با قانون بانزن -روسکو نیست. به نظر می رسد که تحت شرایط شدید خاص، PL باعث انواع مختلف آسیب CW UV می شود.
فوتوریاکتیویشن
فوتوریاکتیویشن به معنای برگشت آسیب اشعه ماوراء بنفش در باکتری های روشنایی با نور مرئی می باشد (کلور، 2003 ). این یک پدیده شناخته شده در زمینه رفتار CW UV است. این توسط آنزیم فتولایز با استفاده از انرژی نور به تقسیم ناشی از UV دیمر سیکلوبوتان در DNA آسیب دیده از طریق مکانیسم رادیکال کتلایز شده است. فتولایز شامل دو کروموفور غیرکووالانسی محدود شده است. یک کرموفور به طور کامل فلاوین-آدنین دینوکلوئیتید (FADH) را کاهش می دهد، کوفاکتور کاتالیزوری که عملکرد ترمیمی بر روی تحریک توسط هر فوتون جذب مستقیم و یا انتقال انرژی رزونانس را افزایش می دهد. کرموفور دوم (مثئنیلتترای دروفولیت یا دزافلاوین) که نور خورشید را دربرداشته و بهره وری تعمیر را افزایش می دهد. کوفاکتور فلاوین تحریکی انتقال یک الکترون به دایمر پیریمیدینی سیکلوبوتان برای تولید یک بار از هم جدا جفت رادیکال می باشد. حلقه آنیونی از دایمر تقسیم شده است، و بازده الکترون اضافی به رادیکال فلاوین برای بازگرداندن فرم کاتالیزوری FADH سازگار و بستن فوتوسیکل کاتالیزوری تشکیل می شود (کائو، ساکسنا، وانگ، سانکر، و زونگ، 2005).
در زمینه تحقیقات PL، روآن و همکاران (1999) نمونه خود را با فویل آلومینیوم پس از رفتار PL به عنوان یک اقدام احتیاطی برای جلوگیری از پیچیدگی فوتوریاکتیویشن ارائه کردند. اوتاکی و همکاران (2003) فوتوریاکتیویشن را پس از رفتار PL در نظر گرفتند، که نرخ فوتوریاکتیویشن آهسته تر از پس از رفتار CW UV بود. سرکوب فوتوریاکتیویشن در نظر گرفته شده با توجه به تفاوت در طول موج بوده است. نور با طول موج وسیع تر از لامپ زنون پالس به برخی از اثرات آن بر فوتوریاکتیویشن در نظر گرفته شد. برای مثال، طول موج های کوتاه برخی از انواع آنزیم مربوط به این فرایند آسیب زدند. مدارک و شواهد فوتوریاکتیویشن در سلول های فلش نیز توسط گومز-لوپز و همکاران (2005) ارائه شده است. با این حال، تحقیقات آینده برای کیفیت بهتر این پدیده مورد نیاز است.
دو مکانیسم تعمیری دیگر برای آسیب UV وجود دارد که ممکن است سلول های رفتار PL را غیرفعالی سازی می کند. یکی از اینها مکانیسم ترمیم تاریک است، که نور نیاز ندارد و به عنوان فوتوریاکتیویشن انجام می شود. از سوی دیگر به طور خاص به اسپور مربوط می شود. اسپور می تواند خود را از فتوپروداکت اسپور توسط سیستم ترمیم برش مشترک، و یا سیستم تعمیر خاص فتوپروداکت اسپور تعمیر نماید (ستلو، 1992).

  جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Decontamination by ultrasound application in fresh fruits and vegetables

Abstract
Changes in consumer eating habits, health concerns, and convenient and practical foods have led to an increased demand for fruit and vegetable products. Food safety is essential considering that there are reports of outbreaks involving the consumption of fruits and vegetables contaminated with pathogens. Washing associated with sanitizer procedure is considered as a critical step to satisfy hygienic and sanitary requirements and maintain the sensory and nutritional characteristics of fruits and vegetables. Chemical compounds are widely applied to clean and sanitize fresh fruits and vegetables, and some of these chemicals, such as the inorganic chlorine compounds, produce by-products that are dangerous to human health. The use of ultrasound is a technology that is gaining ground in the food industry. Ultrasound is a form of energy generated by sound waves at frequencies that are too high to be detected by the human ear. In ultrasound, the removal of dirt and food residues from surfaces and the inactivation of microorganisms occur as a consequence of cavitation, which is the formation, growth and collapse of bubbles that generate a localized mechanical and chemical energy. There are indications that this technology can be used in the food industry, alone or associated with chemical sanitizers. In this paper, we discuss the principles, mechanisms and effects of ultrasound on fruits and vegetables as a sanitization technology.

Keywords
Ultrasound, FruitsVegetables, Food quality

ضد عفونی توسط کاربردهای اولتراسوند (فراصوت) در میوه ها و سبزیجات تازه

چکیده
تغییر در عادات غذایی مصرف کننده، نگرانی های بهداشتی، و غذاهای مناسب و عملی خود به افزایش تقاضا برای میوه و محصولات سبزی منجر شده است. ایمنی مواد غذایی با توجه به اینکه گزارش از شیوع بیماری های مربوط به مصرف میوه ها و سبزیجات آلوده به عوامل بیماری زا وجود دارد، ضروری است. شستشو مرتبط با روش پاک کننده برتری به عنوان یک قدم مهم برای برآوردن نیازهای بهداشتی و سلامتی و حفظ ویژگی های حسی و تغذیه ای میوه ها و سبزیجات در نظر گرفته شده است. ترکیبات شیمیایی به طور گسترده ای برای تمیز کردن و نظافت میکروبی میوه و سبزیجات تازه، و برخی از این مواد شیمیایی، مانند ترکیبات کلر غیر آلی، تولید محصولات برای سلامت انسان خطرناک اعمال شده است. استفاده از فراصوت تکنولوژی ای برای کسب زمینه ای در صنایع غذایی است. فراصوت شکلی از انرژی تولید شده توسط امواج صوتی در فرکانس هایی است که بیش از حد بالا توسط گوش انسان تشخیص داده شود می باشد. در فراصوت، حذف خاک و مواد غذایی باقی مانده از سطوح و غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها به عنوان یک نتیجه از حفره سازی است که شکل گیری، رشد و فروپاشی حباب به تولید انرژی مکانیکی و شیمیایی موضعی رخ می دهد. نشانه هایی وجود دارد که این تکنولوژی را می توان در صنایع غذایی، به تنهایی و یا همراه با ضد عفونی شیمیایی استفاده نمود. در این مقاله، ما در مورد اصول، مکانیسم ها و اثرات فراصوت بر میوه ها و سبزیجات به عنوان یک تکنولوژی مایع بحث می کنیم.

1. مقدمه
مصرف فزاینده میوه ها و سبزیجات به نگرانی در مورد افزایش با کیفیت بالا از جنبه های تغذیه ای، حسی و میکروبیولوژیکی از مواد غذایی منجر شده است (چیمت، زیل-هما، و خان، 2011 ، فاوا و همکاران، 2011؛ مارتینز- سانچز، آلنده، بنت، فریرز، و گیل، 2006؛ پلازا و همکاران، 2011؛ واندکیندرن و همکاران، 2009). ایمنی و کیفیت شرایط مهمی در صنعت مواد غذایی می باشد. به تازگی، علاقه زیادی به استفاده از روش های جدید برای اطمینان از حفاظت از مواد غذایی بدون استفاده از مواد افزودنی و نگهداری از ارزش غذایی مواد غذایی و جنبه های حسی با مصرف انرژی پایین، در هزینه های رقابتی و با استفاده از محصولات محیط دوستانه با درجه بالایی ایمنی وجود دارد.
برای به حداقل رساندن خطر ابتلا به آلودگی میکروبی، منابع بالقوه باید شناسایی شده، و اقدامات پیشگیرانه خاص باید اجرا شوند. برای آماده سازی خوردن میوه ها و سبزیجات، تولید باید تمیز، امن، و عاری از باقیمانده خاک، حشرات، فلزات و علف های هرز باشد. میوه و سبزی باید به دقت قبل از پردازش تمیز شده باشد به دلیل اینکه برش تازه تولید مواد رشد کرده در تماس با خاک و بدون هیچ گونه رفتار ضد میکروبی پردازش شده است.
گنجاندن یک مایع شستشو و مراحل قبل از برش و در طول پردازش موثر، خطر پاتوژن و مانده آلودگی در میوه ها و سبزیجات از شرایط برداشت را کاهش می دهد. در طول مایع، میوه ها و سبزیجات به یک رفتار موثر برای از بین بردن و یا کاهش تعداد در معرض میکروارگانیسم های بیماری زا، بر کیفیت، ایمنی محصول مؤثر می باشد. اثر شستشو برای حذف ناخالصی های خاک و آلودگی میکروبی مربوط به عوامل متعددی، از جمله فساد مواد اولیه، مدت زمان شستشو، درجه حرارت آب، روش شستشو (فرو بردن، شستشو، و یا فرو بردن / دمیدن)، نوع و غلظت پاک کننده برتر و نوع میوه های تازه، قطع و یا نباتی بستگی دارد. انتخاب یک پاک کننده برتر برای میوه و سبزیجات تازه برای مصرف خام مهم است، و در نتیجه محصول انتخاب شده نه تنها باید در از بین بردن میکروارگانیسم های بیماری زا موثر باشد بلکه آن نیز باید از نقطه نظر سم شناسی امن باشد.
در حال حاضر، عملیات تجاری از رفتار شستشو با عوامل ضد میکروبی به عنوان تنها گام برای کاهش جمعیت میکروبی در میوه ها و سبزیجات تازه می باشد. مطابق با اصول بهداشتی با راه حل های شیمیایی، ممکن است شامل کلرین، در درجه اول ایمنی و حفاظت این محصولات را تحت تاثیر قرار دهد (آلنده، سلما، لوپز-گالوز، ویلسکاس، و گیل، 2008 اوترا، و سیما-گاندرا، 2011، رویز-کروز، فلیکس، دیاز-سینگو، ایسلاس-اوسونا، و گونزالس-آگویلار، 2007؛ وندکیندرن و همکاران، 2009).
با این حال، ترکیبات کلر خورنده هستند و باعث ناراحتی پوست و دستگاه تنفسی عرضه کنندگان مواد غذایی می باشد (آلوارو و همکاران، 2009؛ فاوا و همکاران، 2011؛ پرز -گرگوریا در و همکاران، 2011؛ وندکیندرن و همکاران، 2009). هیپرکلرورین آب غلظت بالایی از تری هالومتان تولید کرده (تری کلرومتان، برومودی کلرومتان، دی بروموکلرومتان، تری برومومتان و کلروفرم) و سایر مواد ضد عفونی کننده محصولات به طور بالقوه سرطان زا هستند (فاوا و همکاران، 2011؛ ریکو، مارتین-دیانا، برات، و باری- رایان، 2007 . رویز-کروز، فلیکس، و همکاران 2007،. سلما، ایبانز، آلنده، کانتول، و سوسلوو، 2008؛ پرز از-گرگوریا در و همکاران، 2011؛. وندکیندرن و همکاران، 2009). ترکیبات کلر بر نگرانی های زیست محیطی متمرکز بوده است، و برخی از گروه های زیست محیطی فسخ استفاده از این محصولات در سراسر جهان پیشنهاد کرده اند. در کشورهای اروپایی، مانند هلند، سوئد، آلمان و بلژیک، استفاده از کلر در محصولات سبزی حداقل پردازش شده ممنوع است (پرز از-گرگوریا در و همکاران، 2011؛ ریکو و همکاران، 2007). مطالعات بر روی پاتوژن در حال ظهور است که می تواند مقاوم به ترکیبات کلر، که نگرانی بیشتر در مورد اثربخشی و استفاده از کلر در صنعت مواد غذایی با حداقل پردازش نیز وجود دارد (آلنده و همکاران 2008،؛ آلوارو و همکاران، 2009).
در سال های اخیر، فن آوری های در حال ظهور، مانند فشار بالا، میدان الکتریکی پالسی، آب الکترولیز، تابش، رفتار ازن و فراصوت، به طور گسترده برای استفاده در صنایع غذایی مورد مطالعه قرار گرفته است. ارزیابی مطالعات استفاده از فراصوت در علوم و صنایع غذایی به دلیل اثرات امیدوار کننده آن در فرآوری و حفظ مواد غذایی گسترش یافته است (ادکونتی، تیواری، کالن، و همکاران، 2010. ادکونتی، تیواری، اسکنل، کالن، و ادانل، 2010؛ ارزنی و همکاران، 2012؛ بیرمپا، اسفیکا، و واتاکاریس، 2013 ، کامرون، مک مستر، و بریتز، 2008؛ کائو و همکاران 2010؛ چی مت و هوآرو، 2004؛ فاوا و همکاران، 2011؛ گابریل، 2012. کنور، زنکر، هاینز، و لی، 2004؛ موتیب، ژانگ، نصور-آتندا، و وانگ، 2011؛ ناسکیمنتو از همکاران 2008؛ پاتیل، بورکی، کلی، فریس، و کالن، 2009؛ سائو خوزه و وانتی، 2012. سیمور، بورفوت، اسمیت، کاکس، و وود، 2002؛ سوریا و ویلامیل، 2010؛ تیواری، پاتراس، برانتون، کالن، و ادانل، 2010). در این زمینه، این بررسی بر روی استفاده از فراصوت در میوه ها و سبزیجات متمرکز است.
2. تاریخچه فراصوت
فراصوت با اهداف مختلف، از جمله ارتباطات با حیوانات، محل نقص در ساختمان های بتنی، سنتز شیمیایی و تشخیص و یا رفتار بیماری استفاده می شود (دولاتوسکی، استادنیک، و استاسیک، 2007؛ میسون، 2003). کشف فراصوت با پیر کوری در سال 1880 در مطالعات خود از اثر پیزو الکتریک بود(شانکار و پاگل، 2011). در سال 1894، تورنیکرافت و بارانابی مشاهده کرده است که ارتعاشات در نیروی محرکه موشک های پرتاب شده توسط یک ناوشکن، که حباب انفجار و یا حفره در آب تولید کرده، و یک پدیده شناخته شده به عنوان حفره تولید شده است (مارتینز، داولوس، و تاریخ، 2000).
قبل از جنگ جهانی دوم، برنامه های کاربردی از فراصوت برای طیف وسیعی از فن آوری ها، از جمله روش های تمیز کردن سطح توسعه یافته بودند. در سال 1960، تکنولوژی فراصوت نیز در تمیز کردن و جوش پلاستیک تاسیس و مورد استفاده قرار گرفته بود (میسون، 2003). با وجود برنامه های کاربردی متنوع و توسعه بزرگ، علم فراصوت هنوز به عنوان یک تکنولوژی اخیر می باشد. شصت سال پیش، روش فراصوت با شدت کم برای توصیف مواد غذایی مورد استفاده قرار گرفت، اما آن به تازگی عامل بالقوه روش ارزیابی شده است (دولاتوسکی و همکاران، 2007؛ اولوسوی، کولاک، و هامپیکیان، 2007).
3. اصول فراصوت
فراصوت شکلی از انرژی تولید شده توسط امواج صوتی در فرکانس های بیش از حد بالا است که توسط گوش انسان تشخیص داده می شود. این امواج در یک منطقه از طیف صدا است که به سه بخش اصلی تقسیم می شود: مادون صوت (V <16 هرتز)، صدا باند (16Hz 16 کیلو هرتز). گروه فراصوت نیز به فرکانس پایین (16 kHz < v < 1 MHz) و فرکانس بالا (V> 1 مگاهرتز) باند تقسیم شده است. باند فراصوت با فرکانس بالا معمولا برای مقاصد تصویربرداری پزشکی و صنعتی استفاده می شود (بوتز و تاچر، 2002 مورد استفاده قرار دولاتوسکی و همکاران، 2007؛ کنتیش و آشوکومار ، 2011؛ لدلی و ویلیامز، 2006؛ سالا، راسو، پاگان، و کاندون، 1998).
فراصوت را می توان با مقدار انرژی مورد استفاده طبقه بندی نمود: قدرت صدا (W)، شدت صوت (M2 W) و چگالی انرژی صدا (WS M3) مهمترین اقدامات مورد استفاده برای طبقه بندی برنامه های کاربردی فراصوت قابل ذکر است (کنوور و همکاران. 2004). برنامه های کاربردی فراصوت به انرژی کم (قدرت کم یا با شدت کم) و با انرژی بالا (قدرت بالا و یا با شدت بالا) فراصوت طبقه بندی شده است (کنتیش و آشوکومار، 2011).
گروه های کم مصرف شامل فرکانس های بالاتر از 1 مگاهرتز و این امواج مافوق صوت باعث هیچ تغییرات فیزیکی یا شیمیایی در خواص مواد است که از طریق آن موج می گذرد. فراصوت کم انرژی اثر غیر مخرب و اطلاعات مربوط به خواص فیزیکی مواد غذایی، مانند ترکیب، ساختار و وضعیت جسمانی خود را فراهم می کند (کنوور و همکاران 2004؛. لدلی و ویلیامز، 2006). فراصوت با قدرت بالا شامل فرکانس های بین 18 کیلو هرتز و 100 هرتز می تواند اثرات فیزیکی، مکانیکی و یا شیمیایی، مانند اختلال فیزیکی و شتاب واکنش های شیمیایی خاص داشته باشد (گل محمدی، مولر، پاور، و نیندو، 2013، جایاسوریا ، بهنداری، تورلی ، و دارسی، 2004؛ میسون، 2003؛ سائو خوزه و وانتی، 2012).
فراصوت با شدت بالا برای سال های بسیاری برای تولید امولسیون، سلول مختل و پراکنده مواد جمع استفاده می شود. عرصه های گوناگون به منظور توسعه بالقوه آینده شناخته شده است، به عنوان مثال، تنظیم و کنترل پروسه های تبلور، اندازه گیری بافت، گرانروی و محتوای جامدات و مایعات،گاززدایی از مواد غذایی مایع، غیر فعال سازی آنزیم ها، افزایش خشک کردن، تصفیه و القاء واکنش های اکسیداسیون و غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها (کنوور و همکاران 2004؛ سوسلیک و همکاران، 1999). مزیت استفاده از فراصوت یک نتیجه اثرات مختلف بر محیط است که از طریق آن منتقل شده است (دولاتوسکی و همکاران، 2007).
فراصوت یک تکنولوژی مورد استفاده در صنعت الکترونیک برای ضدعفونی سطوح بوده و برای استفاده در صنایع غذایی توصیه می شود (کائو و همکاران، 2010؛ چن و زو، 2011. دولاتوسکی و همکاران، 2007؛ کنتیش و آشوکومار، 2011، ناسکیمنتو و همکاران، 2008؛ پاتیست و بیتس، 2008). اثر فیزیکی را می توان عمل اصلی دانست که درگیر در مرگ سلولی میکروبی است. با این حال، مشخص شده است که تولید ترکیبات واکنش پراکسید هیدروژن می تواند به عنوان ترویج اختلال میکروبی باشد (گائو، لوئیس، آشوکومار، و هامر، 2014).
در پردازش مواد غذایی، فراصوت با شدت بالا در فرکانسهای پایین، 20 تا 100 کیلو هرتز، در غیر فعال سازی میکروارگانیسم مفید است (پایئسنا، محاربه، و مک کللر، 2003). هنگامی که از طریق یک ساختار بیولوژیکی تبلیغ، ترویج فراصوت فشرده سازی و گسترش ذرات متوسط، و منجر به تولید مقدار زیادی از انرژی می شود (بوتز و تاچر، 2002؛ دولاتوسکی و همکاران، 2007؛ کنتیش و آشوکوما و همکاران ، 2011 ؛ایئسنا و همکاران، 2003).غیر فعال کردن میکروارگانیسم ها در نتیجه حفره است. (گوگات ، 2011 و راستوجی، کابادی، 2009) حفره سازی (شکل 1) شکل گیری، رشد و فروپاشی حباب که به تولید انرژی مکانیکی و شیمیایی موضعی است.

هنگامی که امواج فراصوت از میان یک محیط مایع عبور می کند، ارتعاشات مکانیکی و جریان های صوتی در داخل مایع تولید می شود. رسانه های مایع می تواند شامل گاز حل شده، و آنها می توانند گسترش، ترویج تشکیل حباب و سقوط از طریق فراصوت شود (کنتیش و آشوکومار، 2011). علاوه بر این، حوادث سقوط خشونت در طول حفره گذرا و مکرر رخ می دهد و می تواند درجه حرارت بسیار زیاد موضعی (5500 K) و فشار (1000 مگاپاسکال)، و یا لکه های به اصطلاح گرم تولید و انتشار این رادیکال های آزاد به عنوان یک نتیجه از تفکیک بخار به دام افتاده در حباب است. وقوع نقاط داغ در مدت زمان محدود می باشد (کنوور و همکاران، 2004؛ گابریل، 2012 راستوجی، 2011 راینر، نوکی، کرونین، مورگان، لینگ، 2009). مهم است که در مورد نقاط داغ بحث شود چرا که اگر شرایط رفتار به خوبی تنظیم نشده به جای برای رسیدن به یک ضد عفونی ایمن، بدون صدمه به گیاه، می تواند به دست آوردن سلول گیاهی پارگی که در از دست دادن اصلی کیفیت محصول بررسی نقطه اوج است (سائو خوزه و وانتی، 2012).
افزایش تغییرات دما و فشار می تواند بسیاری از تغییرات شیمیایی را در هر دو فاز بخار در داخل حباب کاویتاسیون و مایع اطراف القاء کند (کنتیش و آشوکومار؛ 2011، پایئسنا و همکاران، 2003). این پدیده همچنین تولید میکروسیرکولاسیون-تلاطم می باشد. انفجار از داخل نامتقارن هستند که در نزدیکی سطح جامد تولید، ایجاد یک میکروجت که بازدید خوب (کارسل و همکاران، 2012)، و این تغییرات به مکانیزم مورد استفاده برای تمیز کردن سطوح است (برمودز-آگور، موبز، و باربوسا-کانوواس ، 2011؛ گوگات و کابادی، 2009؛ پایئسنا و همکاران، 2003؛ راستوجی، 2011). مقدار انرژی آزاد شده توسط حفره به روند رشد و فروپاشی حباب بستگی دارد. احتمالا این میکروجت به حذف سلول باکتری در سطوح میوه و سبزی کمک می کند. این واقعیت می تواند به دلیل جمعیت بالاتر از باکتری ها و تولید ایکسوپلی ساچاریدز مانع از راه حل های ضد عفونی رخ دهد (سائو خوزه و وانتی، 2012).
فراصوت به تنهایی می تواند ضد عفونی کننده قدرتمند باشد، اما استفاده از آن برای مقیاس بزرگ میکروبیولوژیکی ضد عفونی کننده باید بیشتر ارزیابی شود، و در ترکیب با سایر فن آوری ها، آن حتی می تواند نتایج بسیار عالی ارائه دهد (جویس، فیول، لوریمر، و میسون، 2003). استفاده از فراصوت به صورت جداگانه و یا در ترکیب با پراستیک اسید در از بین بردن باکتری سالمونلا از سطح گوجه فرنگی گیلاس موثر بوده است (سائو خوزه و وانتی، 2012). استفاده از فراصوت نیز در عدم تجمع بیوفیلم و غیر فعال از میکروارگانیسم ها، می تواند در حفظ مواد غذایی کمک کند. شکل. 2 نشان می دهد که فراصوت می تواند سلول های سالمونلا تیفی موریوم را در سطح گوجه فرنگی گیلاس حذف شده است.
امواج التراسونیک انفجار از داخل حفره در محیط مایع تولید و توزیع می کند. انرژی در طول حفره منتشر اجازه می دهد تا سطوحی که بطور معمول دشوار است دسترسی با استفاده از دیگر روش های تمیز کردن را به توان رسید (گائو و همکاران، 2014). مشخص شده است که ضد عفونی شیمیایی گاهی اوقات در برابر میکروارگانیسم ها در حال حاضر در بیوفیلم یا محکم بر روی سطوح ناموفق است. در این مورد، روش های فیزیکی ممکن است مفید تر باشد. فراصوت یک روش سازگار و یکنواخت برای حذف آلاینده های است. استفاده از فراصوت در صنایع غذایی امیدوار کننده است زیرا یک بیوفیلم میکروبی می تواند بر روی سطوح میوه و سبزیجات رخ دهد.
فراصوت مزایایی از لحاظ هزینه، بهره وری و گزینش، زمان پردازش بهتر، بهبود کیفیت و کاهش آسیب های شیمیایی و خطرات فیزیکی ارائه می دهند. در حال حاضر، استفاده از این تکنولوژی توجه به نقش خود در سازگاری با محیط زیست بدون ایجاد آسیب به خود جلب کرده است، و بنابراین به مفهوم فناوری های سبز قابل اجرا است (چی مت و همکاران، 2011).
1.1. 3.1 نسل قدرت فراصوت
سیستم های قدرت فراصوت متشکل از سه بخش اصلی هستند: ژنراتور برق، مبدل و روابط/ امیتر (موتیب و همکاران، 2011). ژنراتور الکتریکی منبع انرژی برای سیستم فراصوت است. بیشترین ژنراتور اجازه می دهد که قدرت به طور مستقیم از طریق ولتاژ در تنظیمات فعلی مجموعه است. این ژنراتور معمولا برای تمیز کردن صنعتی، کاربردهای رفتاری و ضد عفونی کننده طراحی شده است (لدلی و ویلیامز، 2006).
مبدل تبدیل انرژی الکتریکی از طریق ارتعاشات مکانیکی در فرکانس فراصوت است. نوع اصلی مبدل برای سنسورها شامل مایع ، مغناطوتنگشی و مبدل فیزوالکتریک می باشد (برمودز-آگور و همکاران، 2011). مبدل سنسورهای مایع در سراسر یک تیغه فلزی نازک، باعث ارتعاش در فرکانس های مافوق صوت است. با استفاده از این مبدل، به سرعت در حال متناوب اثرات فشار و حفره در مایع، که تولید یک درجه بالا از مخلوط کردن رخ می دهد. این دستگاه معمولا برای اختلاط و همگن استفاده می شود. مبدل برای سنسورهای مغناطیسی تجهیزات الکترومکانیکی که استفاده مغناطوتنگش، یک اثر به دست آمده از برخی از مواد فرومغناطیس است، که تغییر بعدی در پاسخ به استفاده از یک میدان مغناطیسی می باشد. محدوده فرکانس به طور معمول به زیر 100 کیلو هرتز محدود شده، و 60٪ از انرژی الکتریکی مجدد به انرژی صوتی به دلیل از دست دادن انرژی مشخص شده به دلیل گرما اختصاص داده شده است (لدلی و ویلیامز، 2006). مبدل سنسورهای پیزوالکتریک دستگاه الکترواستریکتیو که با استفاده از مواد سرامیکی هستند. عناصر پزوکرامیک رایج ترین و کارآمد ترین (80e95% انتقال به انرژی صوتی) مبدل می باشند (لدلی و ویلیامز، 2006). مبدل سنسورهای پیزوالکتریک قادر به مقاومت در برابر قرار گرفتن طولانی در معرض درجه حرارت بالا نیست، برای مثال، آنها می توانند دمای ℃ 85 این مبدل را نیز در تجهیزات تشخیص فراصوت مورد استفاده قرار دهند (راستوجی، 2011).
متصل و یا امیتر، که آن هم راکتور یا سلول مافوق صوت نامیده می شود، مسئول ساطع امواج اولتراسوند از مبدل به محیط است. مهم ترین اشکال از روابط مخروط/ کاوشگر می باشد (لدلی و ویلیامز، 2006).
1.2. 3.2 تجهیزات موجود
بسیاری از سیستم های اولتراسونیک در دسترس هستند که در درجه اول در طراحی ژنراتور برق، نوع مبدل و راکتور متفاوت به آن استفاده می شود. مبدل مافوق صوت (طراحی، فرمت و روش) یک متغیر مهم برای تعریف اثربخشی و کارایی می باشد. هر گونه تفاوتی بین طرح ها و برنامه های کاربردی آزمایشگاهی و پایلوت فراصوت می تواند نتایج مختلفی ایجاد نماید (برمودز-آگور و همکاران، 2011).
دو نوع مختلف از تجهیزات فراصوت معمولا در آزمایشگاه استفاده می شود: تمیز کردن حمام اولتراسونیک و پروب اولتراسونیک (کارسل و همکاران، 2012؛ چی مت و همکاران، 2011؛ موتیب و همکاران، 2011.).
فراصوت، تمیز حمام معمولا برای پراکندگی جامد، راه حل های گاززدایی و یا تمیز کردن مواد استفاده می شود (شکل 3). آنها برای واکنش های شیمیایی کمتر استفاده می شوند، اگر کاربرد آنها ارزان و آسان می باشد. ظرفیت های مختلف این تجهیزات در دسترس هستند. اندازه مخزن نمونه در محدوده 10-2500 (ائواد، 2011). حمام التراسونیک دارای مبدل واقع بر روی دیوار و یا پایه مخزن و انرژی مافوق صوت به طور مستقیم به مایع تحویل داده شده است. معمولا، این نوع فراصوت در حدود 40 کیلو هرتز عمل کرده و شدت بالا تولید در سطوح ثابت شده است. عمق مایع برای حفظ این شدت قابل توجه است و نباید کمتر از نیمی از طول موج فراصوت در مایع باشد. در حمام اولتراسونیک، فرکانس ها از طریق مکانیسم تولید یک میدان یکنواخت تر حفره را کاهش می دهد (کارسل و همکاران، 2012؛ چی مت و همکاران 2011).

در مورد پروب های آلتراسونیک و یا سیستم های مخروط، مخروط فلزی میله ای شکل برای تقویت و انجام قدرت بالا ارتعاش صوتی در محیط استفاده می شود. مخروط یا پروب اغلب نصف یا طول موج های متعدد طول دارند. افزایش در دامنه به شکل و تنوع در قطر مخروط بین چهره و صورت ساطع بستگی دارد. این سیستم به دلیل شدت مافوق صوت از یک سطح کوچک در افراطی از پروب منتشر شده قوی تر در نظر گرفته شده است، و کاوشگر را می توان به فلاسک واکنش غوطه ور نمود. با این حال، این سیستم تنها می تواند بر روی نمونه های با حجم کوچک استفاده شود، و توجه دقیق باید به سرعت در حال افزایش درجه حرارت از نمونه پرداخت شود (کارسل و همکاران، 2012؛. چی مت و همکاران، 2011)
با این حال، مطالعات آزمایشگاهی اقتباسی می تواند به برنامه های بزرگ مقیاس با استفاده از سیستم های حمام و فراصوت جریان اجازه دهد. بسیاری از سیستم های فراصوت برای استفاده در صنایع غذایی طراحی شده اند. به عنوان مثال، حمام فراصوت می تواند به عنوان یک راکتور برای جلوگیری از آلودگی متقاطع استفاده شود. سیستم التراسونیک برای مواد غذایی مایع است که از طریق یک لوله ارتعاشی گذشت استفاده می شود. انرژی صوتی تولید شده برای مبدل های متصل به خارج از لوله به طور مستقیم به مایع روان منتقل شده است (میسون، ریرا، ورست، و لوپز-بوئسا، 2005).
پردازش التراسونیک در حال تبدیل شدن به یک تکنولوژی مهم برای مواد غذایی با قابلیت تجاری مقیاس بالا و پاداش کافی در سرمایه گذاری می باشد. بسته به نوع کاربرد، انرژی مورد نیاز در هر لیتر از مواد (اغلب به عنوان کیلووات ساعت تعریف شده) شبیه به هر گونه تجهیزات دیگر در صنعت، مانند آنچه که مورد نیاز برای همگن است. علاوه بر این، به دلیل عدم وجود قطعات متحرک استفاده از تجهیزات آسان است (پاتیست و بیتس، 2008).
ریرا و همکاران. (2004) در مورد استفاده از فراصوت موجود در هوا بحث نموده و نتیجه گرفت که برنامه های کاربردی ارائه شده باید منبع بسیار قدرتمند و کارآمد باشد. این ممکن است یک گزینه برای میوه و سبزیجات که بسیار فاسد شدنی و باید در راه حل های غوطه ور نباشد.
لین، خو، و هو (2011) نوع جدیدی از قدرت بالا کامپوزیت مبدل فراصوت را به علت استفاده در ضرورت قدرت بالا رادیاتور اولتراسونیک با سطوح بزرگ پرتوزا و قدرت تمیز کردن اولتراسونیک ارائه کرده است. این مبدل دارای یک ساندویچ مبدل طولی، دو توده پایان فلز و فلز استوانه است که می تواند قدرت بالا امواج فرا صوت را به صورت طولی و در جهت شعاعی پرتو افکنی نماید.

1.3. عوامل مؤثر بر فراصوت در میوه و سبزیجات تازه
این مشخص شده است که میزان اثرات فیزیکی و شیمیایی رفتار فراصوت به شدت با دامنه امواج مافوق صوت، زمان قرار گرفتن در معرض، حجم پردازش، ترکیب مواد غذایی و درجه حرارت همراه است (آنانتا، ویجت، زنکر، هاینز، و کنوور، 2005؛ گومز -لوپز، اوسولانی، مارتینز-یپز، و تاپیا، 2010؛ کودا، میاموتو، توما، ماتسوکا، و مائبایاشی، 2009؛ پایئسنا و همکاران، 2003؛ صالح مک و رابرتز، 2007؛ سو، زیوانوویک، و دسوزا ، 2010؛ تیواری و همکاران، 2010).
بسته به نوع فرکانس و دامنه موج صدا استفاده و اعمال شده، تعدادی از اثرات فیزیکی، شیمیایی و بیوشیمیایی را می توان با انواع برنامه های کاربردی مشاهده نمود (کنوور و همکاران، 2004). فرکانس بر استفاده انتخاب فعالیت حفره تاثیر می گذارد. اندازه حباب معکوس با فرکانس متناسب است. فرکانسهای پایین تر حباب های بزرگتر تولید کرده، و انرژی بالاتر آزاد می کنند. امواج مافوق صوت دامنه بزرگی از تسهیل جابجایی مولکول و فشار فروپاشی دارند (پووی و میسون، 1998).
اثرات تولید شده توسط فراصوت قدرت بالا هنگامی که در میان یک محیط گذشت متنوع هستند، و اهمیت نسبی آنها به ویژگی های مواد غذایی بستگی دارد. ویسکوزیته متوسط می تواند بر حفره تاثیر گذارد. در غذاهای بسیار چسبناک، انتشار فراصوت دشوار است، در نتیجه کاهش آن فرکانس حفره رخ می دهد. فرکانس های پایین تر در این مورد موثر ترند، همانطور که امواج فراصوت می توانند از طریق محصول چسبناک منتقل شوند (برمودز-آگور و همکاران، 2011).
وضعیت pH محیط و یا مواد غذایی دیگر می تواند کارایی فراصوت را تحت تاثیر قرار دهد. در pH پایین، نرخ غیر فعال سازی میکروارگانیسم ها افزایش می یابد. مک کال و رابرتز (2007) اثر pH بر روی غیر فعال سازی اشریشیا کلی را مورد مطالعه قرارداده و اثر قابل توجهی در غیر فعال سازی فراصوت مشاهده کردند(24 کیلوهرتز / 9 دقیقه)، که در آن یک PH پایین موجب کاهش عمده در تعداد میکروارگانیسم می شود. همین محققان حضور مواد جامد محلول در غلظت های بالاتر را ارزیابی و مشاهده کردند که رفتار فراصوت برای به دست آوردن کاهش یکسان در کنترل رفتار مشاهده شده ضروری است. سپس، غلظت مواد جامد محلول در محیط اثر محافظتی داشته است.
گرا و دورئیس (2011) سینتیک و مکانیسم غیر فعال سازی باکتریها و اثر محافظت نورونی از اجزای شیر در طول استفاده از فراصوت را مورد مطالعه قرارداده (24 کیلو هرتز در ℃ 35-33) و مشاهده کردند که این ماتریس مواد غذایی اثر محافظتی بر روی باکتری اعمال می کند. در میان اجزای تشکیل دهنده شیر مورد آزمایش، حضور لاکتوز ارزش D بالاتری نشان داد، و نشان می دهد که لاکتوز اثر محافظتی بر روی باکتری دارد. این نتایج نشان می دهد زمانی که محصولات تازه با فراصوت بررسی شود، برخی از ترکیبات این مواد غذایی، مانند ترشحات، می تواند به محیط کشت رها شده و اثر محافظتی بر روی باکتری اعمال کند. علاوه بر این، ذرات جامد می تواند بهره وری حفره را کاهش دهد.
درجه حرارت مطلوب باید به منظور افزایش تشکیل حفره مشخص شود. مک کال و رابرتز (2007) مشاهده کردند که فراصوت (24 کیلوهرتز / 9 دقیقه) منجر به افزایش درجه حرارت برای غیر فعال سازی حرارتی و افزایش حساسیت اشریشیا کلی می شود. افزایش دما برای میوه و سبزیجات با حداقل پردازش مناسب نیست. درجه حرارت بالاتر تغییرات ساختاری و فیزیولوژیکی بر روی بافت های گیاهی تولید می کند، در حالی که درجه حرارت پایین تر سرعت تنفس محصولات تازه کاهش می یابد و از دست دادن بافت و سایر عوامل مربوط به کیفیت به حداقل می رسد.

 جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Effect of ohmic treatment on quality characteristic of meat: A review

Abstract
Ohmic cooking, a well-known electro-heating technique, provides an alternative method for cooking meat products due to its ability for rapid heat generation. Ohmic heating uses the resistance of meat products to convert the electric energy into heat. The rate of heat generation depends on the voltage gradient applied and the electrical conductivity of the meat product. The advantages of ohmic cooking over conventional heating include shorter processing times, higher yields, and less power consumption while still maintaining the colour and nutritional value of meat products. In recent years, ohmic cooking has increasingly drawn interest from the meat industry as a method to ensure the quality and the safety of meat products. The present paper reviews the effects of ohmic cooking on the physical, chemical, sensory, and microbiological quality characteristics and toxicological properties of meat and meat products.

اثر روش اهمی در مشخصه کیفیت گوشت: یک بررسی

چکیده
پخت و پز اهمی، یک تکنیک الکترو حرارتی به خوبی شناخته شده است، و روشی جایگزین برای پخت و پز محصولات گوشتی به دلیل توانایی آن برای تولید گرما سریع فراهم می کند. گرمایش اهمی استفاده از مقاومت محصولات گوشتی برای تبدیل انرژی الکتریکی به گرما می باشد. نرخ تولید حرارت به گرادیان ولتاژ اعمال شده و هدایت الکتریکی محصول گوشتی بستگی دارد. مزایای استفاده از پخت و پز اهمی بیش از حرارت معمولی شامل بار کوتاه تر پردازش، بازده بالاتر و مصرف برق کمتر می باشد در حالی که هنوز هم رنگ و ارزش غذایی محصولات گوشتی را حفظ می کند. در سال های اخیر، پخت و پز اهمی به طور فزاینده تمایل صنعت گوشت به عنوان یک روش برای اطمینان از کیفیت و ایمنی محصولات گوشت نشان داده است. در مقاله حاضر به بررسی اثرات پخت و پز اهمی بر ویژگی های فیزیکی، شیمیایی، حسی، و کیفیت میکروبیولوژیکی و خواص سمی گوشت و محصولات گوشت می پردازیم.
کلیدواژه: اهمی، پخت و پز، کیفیت، میکروبیولوژی، خواص سمی

1. مقدمه
حرارت دهی روش سنتی و به طور گسترده مورد استفاده اعمال شده برای مواد غذایی است. فرآیندهای حرارت دهی معمولی مکانیسم انتقال حرارت شامل رسانایی، همرفت و تشعشع ، در هر دو عملیات حالت پایدار و ناپایدار می باشند (گولیئوکس و پین، 2005، فصل. 18). با این حال، مقاومت داخلی توسط انتقال حرارت در بخش های مختلف مواد غذایی می تواند به عملیات حرارتی ناهمگن، و در نتیجه از دست دادن قابل توجه کیفیت بافت و میکروبیولوژیکی مواد غذایی منجر شود (آیسر، 2012، فصل 11). عملیات حرارتی همگن از عوامل لازم در پیشگیری از بیماری های منتقله از راه غذا است (ICMSF، 1998). برای غلبه بر معایب حرارت دهی معمولی، و برای به دست آوردن مواد غذایی سالم، فناوری های جایگزین مانند فرکانس رادیویی، مایکروویو، و میدان الکتریکی پالسی افزایش تمایل صنعت را به دست آورده اند.

در دهه های اخیر، فن آوری هایی که از عبور جریان الکتریکی مستقیم در محصولات غذایی به عنوان یک وسیله گرمایشی استفاده می کنند تمایل صنایع غذایی را به خود جلب کرده اند. برخی از این فن آوری پخت و پز اهمی در حال حاضر در مقیاس تجاری برای پردازش طیف گسترده ای از محصولات غذایی استفاده می شود. گرمایش اهمی در طول دو دهه گذشته و برای عملیات در مقیاس تجاری برای پردازش تعدادی از محصولات مواد غذایی، به ویژه آنهایی که حاوی ذرات اند توسعه یافته است. این مبتنی بر عبور جریان الکتریکی از یک محصول مواد غذایی با داشتن مقاومت الکتریکی است (شکل 1) (آیسر و ایلیکالی، 2005؛ رسنیک، 1996؛ ساستری و سالنگکی، 1998). حرارت فورا داخل مواد غذایی تولید شده، و مقدار حرارت به طور مستقیم به گرادیان ولتاژ و رسانایی الکتریکی مربوط می شود (ساستری و لی، 1996). نتایج تولید گرمای یکنواخت در توزیع دمای یکنواخت می باشد. استفاده از روش اهمی بیش از روش های مرسوم خروج از محدود کردن ضریب انتقال حرارت و نیاز به درجه حرارت دیوار بالا می باشد. در مقایسه با حرارت معمولی، مزایای دیگر پخت و پز اهمی شامل زمان پردازش کوتاهتر و بازده بالاتر، در حالی که هنوز هم رنگ و ارزش غذایی مواد غذایی حفظ می شود (کاسترو، تیکستریا، سالنگکی ، ساستری ، ویسنته، 2004؛ آیسر و ایلیکالی ، 2005؛ لایسرسون و شیمونی، 2005، ویکرام، رامش، و پاراپولا، 2005؛ وانگ و ساستری ، 2005).

روش اهمی در طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی مانند حرارت دادن، پخت و پز، سفید کردن، پاستوریزاسیون، استریلیزاسیون و استخراج مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد (آیسر و ییلدیز، بایسال، 2005. لایسرسون و شیمونی، 2005، لیما و ساستری، 1999؛ میزراهی، 1996).این تکنولوژی کاربرد زیادی در ساخت مواد، محصولات مصرفی و فرآوری مواد غذایی، و به طور بالقوه در فروش و توزیع برنامه های کاربردی مواد غذایی و آشامیدنی یافته است (هریک، ساستری، کلاید، و ودرال، 2000). از آنجا که USDA (وزارت کشاورزی ایالات متحده آمریکا) و FDA (اداره غذا و دارو) پیشنهاد استفاده از فن آوری های اهمی را برای غذاهای قابل پمپ شدن داشته است، کاربرد تجاری آن در سراسر جهان (ایالات متحده آمریکا، انگلستان، ایتالیا، ژاپن، فرانسه و مکزیک) برای پاستوریزاسیون مواد غذایی قابل پمپ شدن (آب میوه، تخم مرغ، شیر و مخلوط) و بسته بندی آسپتیک افزایش یافت است (FDA-CFSAN، 2000؛ آیسر و بوزکروت، آیسر، 2011 و ایلیکالی، 2005؛ راماسوامی، بالاسوبرامانیام ، و ساستری، 2005؛ زل، لینگ، دنیس ، کرونین، و مورگان، 2009). با توسعه فن آوری منبع تغذیه حالت جامد، در حال حاضر امکان استفاده از گرمایش اهمی در حالت پالس، برای کنترل اقتصادی اثرات الکترولیت به سطح بی ضرر وجود دارد (آیسر، 2012، فصل 11). سیستم های اهمی در حال حاضر مهندسی تر، پیچیده تر و به مراتب ارزان تر از پیشینیان خود در چهار تولید کننده برای تولید تجهیزات گرمایش اهمی می باشد (اندرسون، 2008؛ آیسر، 2012، فصل 11؛ ساستری، 2008). سیستم های گرمایش اهمی را می توان به خطوط فرآوری مواد غذایی آسپتیک اقتباس و دمای مورد نیاز برای درجه حرارت فوق العاده بالا (UHT) پردازش به دست آورد (آیسر، 2012، فصل 11؛ کیم و همکاران 1996،.). هزینه های سیستم های تجاری گرمایش اهمی، از جمله نصب و راه اندازی، می تواند بیش از 9 میلیون دلار USD باشد، که یک سرمایه گذاری پر هزینه برای ساخت تاسیسات می باشد (اندرسون، 2008). با این حال هزینه های فرایند آن با سیستم های گرمایش متعارف تجاری قابل مقایسه است (آیسر، 2012، فصل 11).

فرآورده های گوشتی یک ماتریس مواد مغذی غنی و یک محیط مناسب برای تکثیر میکروارگانیسم های عامل فساد گوشت و پاتوژن ناشی عمومی ارائه می کند (آیمریک، پیکوئت، و مونفورت، 2008). پخت و پز اهمی عامل بالقوه ای برای محصولات گوشتی امن تر به طور موثر مهار رشد میکروبی از طریق توزیع دمای یکنواخت در محصول و پخت و پز سریع تر و بلافاصله در داخل مواد غذایی ارائه می دهد (اوزکان و همکاران، 2004؛ ساستری و لی، 1996). با توجه به مشکلات مواجه شده در استفاده از روش های اهمی برای غذاهای جامد مانند گوشت و محصولات گوشتی، با این حال، این مفهوم هنوز به برنامه های کاربردی تجاری در صنعت پردازش گوشت منجر نشده است. نمونه گوشت هایی که معمولا دارای ساختار ناهمگن اند، توزیع یکنواخت گرما را تحت تأثیر قرار می دهند. ترکیبات با رسانایی ضعیف، به خصوص چربی در محصولات گوشتی، در همان میزان ماهیچه گرما تولید نکرده و در نتیجه لکه های سرد ایجاد می کند (شیرسات، لینگ، برونتون، و مک کنا، 2004). در واقع، رسانایی این محصولات در طیف S/min .01-10 محدود می شود (پایتی و همکاران، 2004). رسانایی الکتریکی چربی حیوانی (S/m 0.1) در مقایسه با نمونه گوشت پردازش آماده شده بسیار کم است (S/m 0.2-3.5) (بوزکارت و آیسر، 2010؛ پایتی و همکاران، 2004). رسانایی الکتریکی گوشت گاو چرخ شده شامل 2٪ چربی بین S/m 0.8 و S/m 1.6 در محدوده C ° 20-80 متفاوت است ( بوزکارت و آیسر، 2010).

خواص هندسی مانند اندازه تکه گوشت عامل مهمی است که استفاده از فن آوری پخت و پز اهمی در گوشت را محدود می کند (آیمریک و همکاران، 2008). استفاده از گوشت صاف بتس و حرارت بشقاب برای اطمینان از تماس خوب بین نمونه و سطح الکترود پیشنهاد شده است (اوزکان، هو، و فرید، 2004). تحقیقات گذشته نشان داده است که ویژگی هایی مانند ماهیچه جهت فیبر، محتوای چربی، و نوع گوشت بر رسانایی الکتریکی تاثیر می گذارد (بوزکارت و آیسر، 2010، سارنگ، ساستری، و کنایپ، 2008).
این بررسی بر مطالعات انجام شده بر روی پخت و پز اهمی گوشت و محصولات گوشتی تمرکز دارد. هدف اصلی فراهم کردن بینش های مفید برای استفاده از فن آوری پخت و پز اهمی در پردازش گوشت با بحث در مورد اثرات این تکنولوژی بر ویژگی های کیفیت محصولات گوشتی می باشد.

2. اثرات بر روی غیر فعال کردن میکروبها
غیرفعال کردن میکروارگانیسم با روش هایی مانند عقیم سازی گرما، اشعه ماوراء بنفش (UV)، تابش، و علاوه بر این استفاده از مواد شیمیایی در صنایع غذایی مهم است (گویاو و ال مر، 2002). روش حرارتی (به عنوان مثال بخار یا آب غوطه وری) به طور سنتی برای پاستوریزاسیون محصولات گوشتی استفاده می شود. با توجه به کاهش سرعت انتقال حرارت از طریق محصول، این روش به ویژه برای محصولات با قطر بزرگتر بسیار وقت گیر است، و ممکن است در مناطق سطح پخته به از بین رفتن کیفیت منجر شود (زل، لینگ، کرونین، و مورگان، 2010).

گرمایش اهمی یک روش جایگزین است که در آن مکانیزم اصلی غیر فعال کردن میکروبها، حرارت دهی طبیعی می باشد. با این حال، آسیب سلولی غیر حرارتی خفیف نیز در طول فرآیند گرمایش اهمی رخ می دهد (سان و همکاران، 2008). ادبیات اخیر نشان می دهد که یک مکانیسم الکتروپوریشن خفیف ممکن است در طول گرمایش اهمی رخ دهد (FDA-CFSAN، 2000). دلیل اصلی برای اثر دیگری از روش اهمی امکان فرکانس پایین آن (50-60 هرتز) می باشد، که به دیواره های سلولی برای ساخت و خلل و فرج فرم اجازه می دهد (FDA-CFSAN، 2000). الکتروپوریشن اتفاق می افتد زیرا غشای سلولی دارای یک قدرت دی الکتریک خاص است، که می تواند توسط میدان الکتریکی بیش از حد شود. قدرت دی الکتریک از غشای سلولی با مقدار چربی موجود در غشاء و فرآیندهای غشایی خود در ارتباط است. منافذ تشکیل شده می تواند از نظر اندازه بسته به قدرت میدان الکتریکی متفاوت باشد، و می تواند پس از یک دوره کوتاه زمانی انتشار یابد. قرار گرفتن در معرض بیش از حد باعث مرگ سلول در نشت اجزای داخل سلولی از طریق منافذ می شود (لی یون و، 1999). بنابراین، الکتروپوریشن برای یک سلول بسیار مخرب است و اثرات کشنده سوء استفاده های حرارتی موجود از گرمایش اهمی را افزایش می دهد (اندرسون، 2008). بدون فشار پاتوژن مقاومت منحصر به فرد به گرمایش اهمی کشف شده است (کنیرسچ، سانتوس، ویسنته، و پنا، 2010).

منحنی غیر فعال کردن میکروبها از فرآیندهای گرمایش اهمی عمدتا شبیه به منحنی حرارتی می باشد (FDA-CFSAN، 2000). سینتیک مرگ حرارتی پاتوژن ها و موجودات فساد هدف دنبال می شود. این فرایند حرارتی باید برای غیر فعال کردن پاتوژن هدف مورد نظر در محل حداقل روش کشنده کافی باشد (FDA-CFSAN، 2000). روش گرمایش سنتی و اهمی توسط برخی از محققان انجام شده است. یک آزمایش با استفاده از روش Zygosaccharomyces bailii نشان داد که هیچ تفاوتی بین اثرات عملیات حرارتی اهمی و متداول بر سینتیک مرگ وجود ندارد (پالانیاپان و ساستری، 1992). از سوی دیگر، در مطالعات اخیر، آن دریافت شد که اثر کشنده غیر حرارتی اضافی تحت گرمایش اهمی با توجه به اثر جریان الکتریکی در سلول های رویشی و اسپور باکتریایی رخ داده است. محققان مختلف از انواع مختلفی از میکروارگانیسم ها استفاده می کنند. مقدار D مشاهده شده برای غیر فعال کردن میکروبها تحت گرمایش اهمی کاهش می یابد هنگامی که به روش سنتی و حرارت مقایسه شده است (جدول 2). آزمایش دیگر شامل ساکارومیسس سرویسیه نشان داد که گرمایش اهمی نشت اجزای داخل سلولی را در مقایسه با روش های مرسوم جوشیدن در آب افزایش می دهد (لی یون و، 1999).

اگر چه مطالعات محدودی وجود دارد که اثرات گرمایش اهمی را در بار میکروبی محصولات غذایی خاص مشاهده کرده، آن دریافت شده که گرمایش اهمی یک روش جایگزین برای غیر فعال کردن آنزیم ها و میکروارگانیسم در مواد غذایی مایع می باشد (بایسال و آیسر، 2007 ؛ آیسر و ییلدیز، بایسال ، 2008؛ آیسر و همکاران، 2005؛ لیسرسون و شیمونی، 2005، پریرا، مارتینز، ماتئوس، تکسیریا، ویسنته، 2006؛ سان و همکاران، 2008؛ اومورا و ایسوب، 2003). پخت و پز اهمی یکی از برنامه های کاربردی گرمایش اهمی است که به طور بالقوه در صنایع غذایی وجود دارد. تنها چند مطالعه اثر غیر فعال کردن میکروبها از پخت و پز را در محصولات گوشتی گزارش کرده اند (جدول 3). تفاوت بین نتایج این مطالعات به عوامل بسیاری بستگی دارد. به عنوان مثال، نوع میکروارگانیسم ها مهم هستند، زیرا هر یک از گونه های میکروارگانیسم واکنش متفاوتی به گرما دارند، با توجه به اینکه مقاومت حرارتی مختلف است. افزایش شدت جریان (ولتاژ) بیشتر در میکروارگانیسم ها مؤثر است، یعنی در قالب ها، مخمرها و مسوفیل (مورنو و همکاران، 2012). این هم معروف است که ساختار مواد غذایی در غیر فعال کردن میکروبها توسط پخت و پز اهمی مهم است. در پخت و پز اهمی، رسانایی الکتریکی یکسان از ذرات مایع و جامد برای گرم کردن یکنواخت مورد نیاز است (زاریفارد، راماسوامی، تریگوئی، و مارکوتی، 2003). مواد غذایی گویچه های چربی می تواند در روند پخت و پز اهمی سخت شود، از آنجایی که به دلیل کمبود آب و نمک نارسانا می باشد (رحمان، 1999). اگر این گلبولها در یک منطقه بسیار رسانا الکتریکی باشد که امکان دور زدن آنها وجود داشته باشد، ممکن است به علت عدم رسانایی الکتریکی گرما روند پخت و پز کندتر شود. هر باکتری بیماری زا که ممکن است در این گلبولها وجود داشته باشد، ممکن است عملیات حرارتی کمتر از بقیه از این ماده دریافت کند (ساستری، 1992). به همین دلیل است که یکنواختی در توزیع دما از مواد غذایی در طول پردازش حرارتی بسیار مهم است، به ویژه زمانی که ذرات غذاهای در حال استریل و یا بطور ضد عفونی پردازش شده باشند (شیم، لی، و جون، 2010).

پخت و پز اهمی جایگزینی برای ضدعفونی کردن مداوم غذاهای حاوی ذرات مانند کوفته و سایر محصولات گوشتی ارائه می دهد. در حرارت دهی معمولی، منطقه بیرونی ممکن است سریع تر از داخل نمونه باشد، که دلیل اصلی برای رشد پاتوژن در محصول گرم است (سوماوات و همکاران، 2012). اگر چه این فن آوری پخت و پز اهمی امیدوار کننده و موثر به نظر می رسد، تحقیقات بیشتری برای درک مکانیسم های غیر فعال کردن دقیق این سیستم در محصولات گوشتی مورد نیاز است.

3. اثرات رنگ
رنگ گوشت و محصولات گوشتی یک ویژگی مهم است که کیفیت پذیرش مصرف کننده را تحت تاثیر قرار می دهد. روش اهمی استفاده شده برای پخت و پز نمونه گوشت چرخ شده، تحت شیب ولتاژ مختلف اثری بر رنگ نمونه ندارد. به هر حال، ارزش های رنگ زمینه اهمی پخته شده گوشت گاو نمونه توسط محتوای چربی اولیه از محصول تحت تاثیر قرار نمی گیرد (بوزکارت و آیسر، 2010). در یک مطالعه، نمونه گوشت چرخ شده با استفاده از شیب ولتاژ های مختلف ( V/c 20 ، 30 و 40) در فرکانس 50 هرتز اهمی تا C ° 70 حرارت داده شدند. نمونه گوشت چرخ شده اهمی پخته شده به طور قابل توجهی بالاتر از مقدار L* و پایین تر از a* بود، که نشان دهنده روشنایی، رنگ قرمز کمتر است زمانی که با نمونه معمولی پخته شده مقایسه شده است. اگر چه نمونه گوشت چرخ شده اهمی پخته شده رنگ همگن تری دارد، آنها یک لایه پوسته پخته شده در سطح آنها ندارد (بوزکارت و آیسر، 2010). این مشخص شده است که بسیاری از افراد مصرف محصولات گوشتی با یک لایه پوسته در سطح را ترجیح می دهند. بنابراین عدم وجود پوسته یک نقطه ضعف سیستم اهمی برای گوشت چرخ شده پخته شده می باشد. به طور مشابه نمونه گوشت اهمی پخته شده با دمای پایین طولانی مدت (LTLT, 72 °C/15 min) و درجه حرارت بالا زمان کوتاه (HTST, 95 °C/7 min) به طور قابل توجهی مقادیر L* بالاتر و a* پایین تر در مقایسه با نمونه گوشت گاو پخته شده معمولی (70 °C/105 min) دارد (زل و همکاران، 2009). محصول اهمی پخته شده رنگ کلی سفیدتری نشان داد، در حالی که نمونه معمول پخته سطوح مشخصه تیره تر بود. به طور مشابه، کل گوشت گاو ماهیچه پخته شده اهمی (زل و همکاران، 2010) و گوشت بوقلمون (زل، لینگ، کرونین، و مورگان، 2010) به طور قابل توجهی سطح رنگ روشنتری (pb0.05) نسبت به کنترل معمولی نشان داد. دلیل این وضعیت به زمان قرار گرفتن در معرض طولانی تر در درجه حرارت بالاتر در سطح نمونه در طول پخت و پز معمولی نسبت داده شده است (زل و همکاران، 2010). علاوه بر این، نمونه خمیر امولسیون گوشت اهمی در سریع ترین میزان پخته شده (به عنوان مثال، V cm−1 5 یا 7) به نظر می رسد که رنگ کمتر نسبت به نمونه پخته شده در بخار و یا با کمترین روش پخت و پز اهمی توسعه داده است (شیراست، بارتون، لینگ، کنار نوزاد، و اسکانل، 2004). این یافته ها نشان می دهد که میزان واکنش های توسعه رنگ وابسته به میزان حرارت است. با توجه به این مطالعات، پخت و پز اهمی به طور یکنواخت توسعه یافته، اما رنگ روشن تر و قهوه ای در گوشت و محصولات گوشتی دارد.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Bio-nanocomposites for food packaging applications

Abstract
There is growing interest in developing bio-based polymers and innovative process technologies that can reduce the dependence on fossil fuel and move to a sustainable materials basis. Bio-nanocomposites open an opportunity for the use of new, high performance, light weight green nanocomposite materials making them to replace conventional non-biodegradable petroleum-based plastic packaging materials.

So far, the most studied bio-nanocomposites suitable for packaging applications are starch and cellulose derivatives, polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), poly(butylene succinate) (PBS) and polyhydroxybutyrate (PHB). The most promising nanoscale fillers are layered silicate nanoclays such as montmorillonite and kaolinite. In food packaging, a major emphasis is on the development of high barrier properties against the diffusion of oxygen, carbon dioxide, flavor compounds, and water vapor.

Moreover, several nanostructures can be useful to provide active and/or smart properties to food packaging systems, as exemplified by antimicrobial properties, oxygen scavenging ability, enzyme immobilization, or indication of the degree of exposure to some detrimental factors such as inadequate temperatures or oxygen levels. Challenges remain in increasing the compatibility between clays and polymers and reaching complete dispersion of nanoparticles.

This review focuses on the enhancement of packaging performance of the green materials as well as their biodegradability, antimicrobial properties, and mechanical and thermal properties for food packaging application. The preparation, characterization and application of biopolymer-based nanocomposites with organic layered silicate and other fillers, and their application in the food packaging sector are also discussed.

Keywords
Biopolymer, Clay, Nanocomposite, Biodegradation, Food packaging

نانوکامپوزیت زیستی برای برنامه های کاربردی بسته بندی مواد غذایی

چکیده
علاقه رو به رشدی در توسعه پلیمرهای زیستی و فن آوری های فرآیند نوآورانه وجود دارد که می تواند وابستگی به سوخت های فسیلی را کاهش دهد و به سمت مواد پایدار حرکت کند. نانوکامپوزیت های زیستی فرصتی برای استفاده از مواد نانوکامپوزیتی سبز جدید، با کارایی بالا، سبک وزن ایجاد می کند که آنها را جایگزین مواد بسته بندی پلاستیکی مبتنی بر نفت معمولی غیر قابل تجزیه می کند.
تا کنون، بیشترین مطالعه نانوکامپوزیت های زیستی مناسب برای کاربردهای بسته بندی شامل نشاسته و مشتقات سلولز، اسید پلی لاستیک (PLA)، پلی کاپرولاکتون (PCL)، پلی (بوتیلین سوکسینات) (PBS) و پلی هیدروکسی بوتیرات (PHB) می باشد. نویدبخش ترین پرکننده در مقیاس نانو، نانورس های سیلیکات لایه بندی شده مانند مونتموریلونیت و کائولینیت می باشد. در بسته بندی مواد غذایی، تاکید عمده بر توسعه خواص مانع بالا در برابر نفوذ اکسیژن، دی اکسید کربن، ترکیبات عطر، طعم، و بخار آب است.
علاوه بر این، چند نانوساختار می تواند مفید باشد برای ارائه خواص فعال و یا هوشمند سیستم بسته بندی مواد غذایی، به عنوان خواص ضد میکروبی، توانایی مهار اکسیژن، بیحرکتی آنزیم، و یا نشانه ای از درجه قرار گرفتن در معرض برخی از عوامل زیان آور مانند درجه حرارت و یا سطوح اکسیژن ناکافی. چالش ها در افزایش سازگاری بین رس و پلیمر و دستیابی به پراکندگی کامل از نانوذرات باقی می ماند.
این بررسی بر روی بهبود عملکرد بسته بندی مواد سبز و همچنین زیست تخریب پذیری آنها، خواص ضد میکروبی و خواص مکانیکی و حرارتی برای استفاده بسته بندی مواد غذایی، تمرکز دارد. آماده سازی، شناسایی و استفاده از نانوکامپوزیت مبتنی بر پلیمرهای زیستی با سیلیکات لایه آلی و سایر فیلرها، و کاربرد آنها در بخش بسته بندی مواد غذایی نیز بحث شده است.

1. مقدمه
وظیفه اصلی بسته بندی مواد غذایی برای حفظ کیفیت و ایمنی مواد غذایی در طول ذخیره سازی و حمل و نقل، و گسترش عمر نگهداری محصولات غذایی با جلوگیری از عوامل نامساعد و یا شرایطی مانند میکروارگانیسم های عامل فساد، آلودگی شیمیایی، اکسیژن، رطوبت، نور ، نیروی خارجی، و غیره می باشد. به منظور انجام چنین وظایفی، مواد بسته بندی حفاظت جسمی و شرایط فیزیکوشیمیایی مناسب برای محصولات فراهم می کند که برای به دست آوردن یک طبقه زندگی رضایت بخش و حفظ کیفیت و ایمنی مواد غذایی ضروری است. بسته مواد غذایی باید مانع به دست آوردن یا از دست دادن رطوبت ، جلوگیری از آلودگی میکروبی باشد و به عنوان یک مانع در برابر نفوذ بخار آب، اکسیژن، دی اکسید کربن و دیگر ترکیبات فرار مانند طعم و رنگ و علاوه بر خواص مواد بسته بندی مانند مکانیکی ، نوری، و خواص حرارتی عمل کند (شکل 1) [1-7]. بسته بندی مواد غذایی نه تنها به عنوان ظرف استفاده می شود بلکه همچنین به عنوان یک سد محافظ با برخی از وظایف نوآورانه عمل می کند. در این معنا، بسته بندی مواد غذایی به دلیل جنبه های ایمنی و عمر مفید نسبتا کوتاه کاملا متفاوت از دیگر کالاهای بادوام مانند الکترونیک، لوازم خانگی، مبلمان و غیره است.

مواد بسته بندی عمومی، مانند کاغذ و مقوا، پلاستیک، شیشه، فلز، و ترکیبی از مواد شیمیایی مختلف طبیعی و ساختارهای فیزیکی، برای انجام وظایف و الزامات مواد غذایی بسته بندی شده بسته به نوع آنها استفاده می کند. با این حال، تا به حال تلاش فزاینده در توسعه انواع مختلف مواد بسته بندی به منظور افزایش اثر آنها در حفظ کیفیت مواد غذایی با راحتی بهبود یافته برای پردازش و استفاده نهایی وجود دارد.

در میان چهار مواد بسته بندی اولیه، مواد پلاستیکی مبتنی بر نفت به طور گسترده از اواسط قرن بیست استفاده می شود. این عمدتا به خاطر این است که آنها برای استفاده با اموال خوب پردازش، کیفیت زیبایی شناسانه خوب، و خواص فیزیکی و شیمیایی عالی ارزان و راحت هستند. بیش از 40 درصد پلاستیک برای بسته بندی استفاده می شود و تقریبا نیمی از آنها برای بسته بندی مواد غذایی در قالب پوسته، ورق، بطری، فنجان، وان، و سینی، و غیره استفاده می شود. پس از عمر مفید شان، آن برای مواد بسته بندی در تجزیه یک مدت زمان معقول بدون ایجاد مشکلات زیست محیطی مطلوب است. اگرچه مواد بسته بندی پلاستیکی مصنوعی به طور گسترده برای بسته بندی انواع مختلف مواد غذایی استفاده می شود، آنها باعث یک مشکل جدی زیست محیطی می شوند بطوریکه آنها نمی توانند به راحتی پس از استفاده در محیط تجزیه شوند.

به تازگی، اثرات زیست محیطی زباله های بسته بندی پلاستیکی ماندگار نگرانی عمومی جهانی را افزایش می دهد، از آنجاییکه روش های دفع محدود هستند. افزایش نگرانی های همیشگی بیش از زحمت محیط زیست و منابع طبیعی طاقت فرسا ناشی از مواد بسته بندی پلاستیکی غیر قابل تجزیه و بیش از ایمنی مواد غذایی مطرح شده در افزایش تقاضا برای مواد بسته بندی زیست تخریب پذیر از منابع تجدید پذیر (زیست بسپارها) به عنوان جایگزینی برای مواد بسته بندی پلاستیکی مصنوعی، به ویژه برای استفاده در بسته بندی های کوتاه مدت و برنامه های کاربردی یکبار مصرف مانند کارد و چنگال یکبار مصرف، بشقاب یکبار مصرف، فنجان و ظروف، پوشک بچه، کیسه های زباله، ظروف نوشیدنی، پوسته مالچ کشاورزی، ظروف فست فود، دستگاه های پزشکی، و غیره افزایش می یابد [8-12].

مواد بسته بندی زیست تخریب ایده آل از منابع تجدید پذیر زیستی، که معمولا زیست بسپارها نامیده می شوند، خواص عالی مکانیکی و مانع و زیست تخریب پذیر در پایان زندگی خود به دست می آورند. زیست بسپارها به عنوان یک جایگزین دوستدار محیط زیست بالقوه برای استفاده از مواد بسته بندی پلاستیکی غیر قابل تجزیه و غیر قابل تجدید در نظر گرفته شده اند. مواد بسته بندی پلیمرهای زیستی نیز ممکن است به عنوان موانع گاز و املاح و مکمل سایر انواع بسته بندی با بهبود کیفیت و گسترش ماندگاری مواد غذایی خدمت کند. علاوه بر این، مواد بسته بندی پلیمرهای زیستی وسایل بسیار عالی برای ترکیب طیف گسترده ای از مواد افزودنی، مانند آنتی اکسیدان ها، مواد ضد قارچ، ضد میکروبی، رنگ، و دیگر مواد مغذی می باشند [13-15].

چندین نگرانی باید قبل از استفاده تجاری از مواد بسته بندی اولیه زیستی تعیین شده باشد. این نگرانی ها شامل نرخ تخریب تحت شرایط مختلف، تغییر در خواص مکانیکی در طول ذخیره سازی، امکان بالقوه برای رشد میکروبی و انتشار ترکیبات مضر به محصولات غذایی بسته بندی شده می باشند. در واقع، خواص مکانیکی نسبتا ضعیف و بالا هیدروفیل با فرآیندپذیری ضعیف از این مواد بسته بندی مبتنی بر پلیمرهای زیستی باعث محدودیت عمده برای استفاده های صنعتی خود می شود [16]. پوسته بسته بندی پروتئین و کربوهیدرات موانع به طور کلی خوب در برابر اکسیژن و ضعیف در برابر رطوبت نسبی متوسط هستند و خواص مکانیکی خوب دارند. با این حال، مانع آنها در برابر بخار آب به علت ماهیت هیدروفیل شان ضعیف است. اگرچه بسیاری از تلاش های تحقیقاتی متمرکز بر بهبود خواص پوسته از پوسته های بسته بندی مبتنی بر پلیمرهای زیستی بهبود قابل توجهی داشته اند خواص پوسته، فیزیکی، حرارتی، و مکانیکی آنها هنوز رضایت بخش نیست و مشکلاتی در کاربردهای صنعتی یافت می شود.

به تازگی، یک طبقه جدید از مواد ارائه شده توسط نانوکامپوزیت های زیستی با افزایش مانع، مکانیکی و خواص حرارتی به عنوان یک گزینه امیدوار کننده در بهبود خواص این مواد بسته بندی مبتنی بر پلیمرهای زیستی در نظر گرفته شده اند [9،12،17-22]. نانوکامپوزیت های زیستی شامل یک ماتریس پلیمرهای زیستی تقویت شده با ذرات (ذرات) دارای حداقل یک بعد در محدوده نانومتر (100-1 نانومتر) تشکیل شده است. نانوکامپوزیت های زیستی یک طبقه جدید از مواد نمایش دهنده چنین خواص بسیار بهبود یافته در مقایسه با پلیمرهای پایه با نسبت بالا و سطح بالایی از نانو ذرات می باشد. بنابراین، تلاش ها به منظور توسعه نانوکامپوزیت های زیستی برای پوسته بسته بندی مواد غذایی با بهبود مکانیکی، مانع، رئولوژیکی و خواص حرارتی اختصاص داده شده اند [19،23،24].

این بررسی شامل یک نمای کلی از اداره هنر، از یک طبقه جدید از مواد تشکیل شده از نانوکامپوزیت مبتنی بر پلیمرهای زیستی با پتانسیل استفاده در بخش بسته بندی مواد غذایی با تمرکز بر جنبه های فناوری نانو است که به گسترش قفسه مربوط زندگی از مواد غذایی بسته بندی شده با حفظ ایمنی و کیفیت مواد غذایی، و توسعه مواد بسته بندی مواد غذایی فعال و هوشمند با استفاده از مواد زیستی نانوکامپوزیتی می باشد.

2. نانوکامپوزیت های زیستی
2.1. زیست بسپارها
زیست بسپارها و پلاستیک های زیست تخریب پذیر مواد پلیمری هستند که در آن حداقل یک گام در فرایند تخریب از طریق سوخت و ساز بدن موجودات زنده به طور طبیعی رخ دهد [9،25]. تحت شرایط مناسب رطوبت، دما، و در دسترس بودن اکسیژن، تجزیه بیولوژیکی به تکه تکه شدن و یا فروپاشی پلاستیک با هیچ پس مانده های سمی و یا سازگار با محیط زیست مضر منجر می شود [26].

زیست بسپارها می توانند بطور گسترده به دسته های مختلف بر اساس منشاء مواد اولیه و فرآیندهای تولید خود تقسیم شوند همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. آنها عبارتند از (الف) زیست بسپارهای طبیعی مانند کربوهیدرات های گیاهی شامل نشاسته، سلولز، کیتوزان، آلژینات، آگار، کاراگینان، و غیره، و پروتئین های حیوانی یا گیاهی مانند پروتئین سویا، ذرت زئین، گلوتن گندم، ژلاتین، کلاژن، آب پنیر پروتئین، کازئین، و غیره؛ (ب) پلیمرهای زیست تخریب پذیر مصنوعی مانند پلی (لاکتید) (PLA)، پلی (اسید گلیکولیک) (PGA)، پلی (کاپرولاکتون) (PCL)، پلی (بوتیلین سوکسینات) (PBS)، پلی (وینیل الکل ) (PVA)، و غیره؛ (ج) زیست بسپارهای تولید شده توسط تخمیر میکروبی مانند پلی استرهای میکروبی، مانند پلی(هیدروکسی الکانوات) (PHAs) از جمله پلی (هیدروکسی بوتیرات) (PHB)، پلی (هیدروکسی بوتیرات- هیدروکسی والرات) (PHBV) غیره، و پلی ساکارید میکروبی، مانند پلولان و کوردلان [12,15].

با این حال، پلیمر ها خواص مکانیکی و مانع نسبتا ضعیف ارائه می دهند، که در حال حاضر محدود به استفاده های صنعتی شان می شود. مشکلات مرتبط با پلیمرها 3 زمینه اند: عملکرد، پردازش، و هزینه. اگر چه این عوامل تا حدی مرتبط هستند، مشکلات ناشی از "عملکرد و پردازش" با وجود منشاء آنها در تمام پلیمرهای زیست تخریب پذیر مشترک می باشد [17،27،28]. به طور خاص، شکنندگی، درجه حرارت کم گرما، نفوذپذیری گاز و بخار زیاد، مقاومت در برابر ضعف عملیات پردازش طولانی به شدت برنامه های کاربردی شان محدود است [29-33].

2.2. نانوکامپوزیت های مبتنی بر پلیمرهای زیستی
پیشنهاد شده است که کاستی های ذاتی مواد بسته بندی مبتنی بر پلیمرهای زیستی ممکن است توسط فن آوری نانوکامپوزیت غلبه شود [24]. نانوکامپوزیت های نمایشی خواص مانع، مقاومت مکانیکی را افزایش داده است، و مقاومت در برابر حرارت در مقایسه با پلیمرهای تمیز و مواد مرکب معمولی را بهبود داده است [9،34-36]. یک مثال کلاسیک استفاده از خاک رس مونتموریلونیت نانوذرات به منظور بهبود خواص مکانیکی و حرارتی از نایلون است [37]. هنگامی که در بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود، انتظار می رود نانوکامپوزیت در برابر استرس حرارتی پردازش مواد غذایی، حمل و نقل، ذخیره سازی مقاومت نمایند [34،38]. همچنین، به دلیل بهبود خواص مکانیکی آنها، نانوکامپوزیتها ممکن است در نتیجه کاهش مواد منبع آن، اجازه پیمایش کمتری داشته باشند.

نانوکامپوزیت های خاک رس افزایش تمایل قابل توجهی از سال 1950 داشتند، زمانی که آنها برای اولین بار ظاهر شدند [39]. از آنجا که کار اولیه توسط تیم پژوهش تویوتا بود [40]، که نانوکامپوزیت های پلی آمید 6/مونتموریلونیت (MMT) را توسط سیتو پلیمریزاسیون ε-کاپرولاکتام آماده کرده بود، تحقیقات گسترده ای در هر دو گروه دانشگاهی و صنعتی دنبال شده است [40-43]. همانطور که عملکرد مواد تبدیلی به درجه ورقه ورقه شدن خاک رس بستگی دارد، تعدادی از استراتژی ها برای آماده سازی پلیمر لایه نانوکامپوزیت سیلیکات با پراکندگی گسترده ای از پرکننده در ماتریس پلیمر در نظر گرفته شده است [44،45].

نانورس متکی به سطح بالایی از پلاکت خاک رس، در بیش از m2/g 750 ، و نسبت ابعاد بالا (100-500) می باشد. با این حال، خاک رس مونتموریلونیت موجود در خوشه پلاکت با سطح کمی قرار گرفته است. بنابراین، پردازش در تکنیک های برشی و یا فراصوت بالا برای جلوگیری از تجمع و لایه برداری خوشه و افزایش سطح در معرض پلیمر لازم می باشد [46]. 3 نوع محتمل سازند پلیمر رس، یعنی (1) ذره دراز (تاکتوئید)، (2) میانه، و (3) کنده شده وجود دارد [34،47].

ساختارهای تاکتوئید هنگامی که فضای بین لایه از گالری خاک رس گسترش نمی یابد، معمولا به علت میل ضعیف خود با پلیمر در یک پلیمر باقی می ماند. هیچ نانوکامپوزیت واقعی با این روش تشکیل نشده است [48]. سازه های میانه در گسترش متوسط لایه خاک رس به دست آمده است. در این مورد، فضای بین لایه گسترش کمی به عنوان زنجیر پلیمر نفوذ به فاصله پایه از خاک رس، اما به شکل پشته لایه باقی مانده است. این نتیجه میل متوسط بین پلیمر و خاک رس است. در مورد ساختار کنده شده، کاهش خوشه رس لایه خود را تعیین کرده و به خوبی به ورق تک در فاز پلیمری مستمر جدا شده است. این امر به دلیل میل ترکیبی بالا بین پلیمر و خاک رس است. ضروری است که خاک رس باید به تک پلاکت کنده شده و همگن در سراسر ماتریس پلیمر توزیع به بهره برداری کامل از نانورس سطح بالا برسد [34،49،50].

به تازگی، گروه های پژوهشی متعددی تهیه و شناسایی انواع مختلف پلیمر زیست تخریب پذیر نانوکامپوزیت را به عنوان مثال، نانوکامپوزیت های زیستی آغاز کرده است، و خواص مناسب برای طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی نشان می دهد[18]. پلیمرهای طبیعی و مصنوعی زیست تخریب پذیر با سیلیکات لایه ای به منظور افزایش خواص مطلوب خود است در حالی که حفظ زیست تخریب پذیری خود در راه نسبتا اقتصادی پر شده است. به طور خاص، آنها وعده بزرگی در ارائه خواص مانع بسیار عالی، با توجه به حضور لایه های خاک رس توانا در مسیر مولکول ساخت مسیر پر پیچ و خم نفوذ بیشتری برای به تاخیر انداختن نشان می دهند. موفقیت فوق العاده ای از مفهوم نانوکامپوزیتی در منطقه پلیمرهای مصنوعی تحقیقات جدیدی در نانوکامپوزیت های مبتنی بر پلیمر زیست تخریب پذیر ماتریسی تحریک شده دارد. در جدول 1 فهرست معمولی پلیمرهای زیست تخریب پذیر و مواد معدنی و یا ضد میکروبی برای تهیه نانوکامپوزیت زیستی مورد بررسی قرار گرفته است.

3. خواص مکانیکی و مانع
تشکیل نانوکامپوزیت با ارگان های خاک رس بهبودی در بروز خواص مکانیکی مختلف زیستی پلیمرها به طور قابل ملاحظه ای حتی با یک سطح پایین در حال بارگذاری پرکننده نشان داده است (کمتر از 5٪ وزنی). به عنوان مثال، لی و همکاران در سال 2002 کار اولیه در نانوکامپوزیتهای پلیمری / MMT زیست تخریب پذیر را گزارش کردند، که در آن PBS و کلویسیت 30B به عنوان یک ماتریس پلیمر زیست تخریب پذیر و MMT، به ترتیب، که در آن کلویسیت 30B یکی از خاک رس اصلاح شده تجاری در دسترس است مورد استفاده قرار گرفت [51]. خواص کششی نانوکامپوزیت های PBS / Cloisite 30B با مطالب مختلف از نانورس در جدول 2 نشان داده شده است.

اغلب مشاهده می شود که خواص مکانیکی پلیمر / نانوکامپوزیت خاک رس به شدت وابسته به محتوای پرکننده می باشد. در اینجا ما می توانیم برخی از نمونه های گزارش شده در هفت سال اخیر را ببینیم. هوانگ و یو [52] خواص کششی نشاسته / نانوکامپوزیت MMT تهیه شده با غلظت پرکننده های مختلف از 0-11 درصد وزنی به نشاسته تعیین کرده اند. استحکام کششی و مدول یانگ به طور مونوتونوس با افزایش مقدار پرکننده تا 8٪ افزایش یافته است، در حالی که فشار کششی با افزایش بارگذاری پرکننده جز 8٪ در حال بارگذاری کاهش یافته است. هوانگ و همکاران [53] افزایش استحکام کششی و کرنش ذرت نشاسته / نانوکامپوزیت MMT توسط 450٪ و 20٪، به ترتیب، علاوه بر 5٪ خاک رس گزارش کرده اند. چن و ژانگ [54] همچنین گزارش کردند استحکام کششی پروتئین سویا ورق نانوکامپوزیت MMT از 77/8 تا 43/15 مگاپاسکال افزایش محتوای MMT به 16٪ افزایش یافته است، در حالی که درصد ازدیاد طول در نقطه شکست از ورق های زیستی نانوکامپوزیت با افزایش مقدار MMT کاهش یافته است. نتایج مشابهی در تست کشش زیستی نانوکامپوزیت بر اساس دیگر پلیمرهای زیستی گزارش شده است [55-62].

افزایش در خواص مکانیکی نانوکامپوزیتهای پلیمری را می توان به استحکام بالا و نسبت نانورس همراه با میل خوب از طریق تعامل سطحی بین ماتریس پلیمر و نانورس پراکنده نسبت داد.
نانوکامپوزیتهای پلیمری دارای خواص بسیار عالی مانع در مقابل گازها (به عنوان مثال، O2 و CO2) و بخار آب می باشد. مطالعات نشان داده اند که چنین کاهش نفوذپذیری گاز از نانوکامپوزیتهای به شدت به نوع خاک رس (به عنوان مثال، سازگاری بین رس و ماتریس پلیمری)، نسبت پلاکت خاک رس، و ساختار نانوکامپوزیت بستگی دارد. به طور کلی، بهترین خواص مانع گاز بدست آمده در نانوکامپوزیتهای پلیمری با کانی های رسی به طور کامل کنده شده با نسبت ابعاد بزرگ خواهد بود [63].

یانو و همکاران [64] پوسته های نانوکامپوزیت پلی آمید / خاک رس را با چهار اندازه مختلف از کانی های رسی مانند هکتوریت، لاپونیت، MMT، و میکا مصنوعی به منظور بررسی اثر نسبت ابعاد بر خواص مانع فراهم کرده اند. آنها دریافتند که، در رس ثابت (2 درصد)، ضریب نفوذ پذیری نسبی با افزایش طول رس کاهش یافته است. ریم و همکاران [61،62] گزارش داد که سرعت انتقال بخار آب (WVTR) از آگار / MMT اصلاح نشده (Cloisite Na+) نانوکامپوزیتها به طور قابل توجهی کمتر از آگار / MMT اصلاح شده (Cloisite 30B, 20A)، نانوکامپوزیتها می باشد. در مقابل، کلویسیت 30B در کاهش WVP مبتنی بر کیتوزان پوسته نانوکامپوزیت [65] و غشاهای نانوکامپوزیتها مبتنی بر PLA [66] در مقایسه با کلویسیت سدیم مؤثر می باشد. ریم [61] نیز نشان داد که نفوذپذیری بخار آب (WVP) از پوسته های نانوکامپوزیت آگار / خاک رس (Cloisite Na+) با افزایش مقدار رس از صفر تا 20 درصد وزنی کاهش یافته است. نتایج مشابهی در WVP پوسته های نانوکامپوزیتی زیستی مبتنی بر زیست بسپارها دیگر مانند نشاسته [67]، پروتئین آب پنیر مجزا [68،69]، پروتئین سویا [70،71] گلوتن گندم [72] و PCL [18] گزارش شده است.

پارک و همکاران [73] WVTR نشاسته ترموپلاستیک (TPS) / پوسته های نانوکامپوزیت خاک رس را با استفاده از WVTR نسبی (WVTR هیبرید / WVTR پلیمر پایه، Pc/Po) در مقابل محتویات کلویسیت سدیم + یا کلویسیت 30B در ماتریس TPS مورد آزمایش قرار داده اند. برای پوسته های نانوکامپوزیت هیبریدTPS ، هنگامی که مقدار کمی از خاک رس از هر دو کلویسیت سدیم و کلویسیت 30B اضافه شود WVTR به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است. این بدان معنی است که ساختار لایه بلوک خاک رس بخار آب را از طریق پوسته ماتریس انتقال می دهد. توجه داشته باشید که WVTR نسبی نانوکامپوزیت TPS به حدود نیمی از TPS بکر کاهش می یابد زمانی که تنها 5 درصد وزنی از سیلیکات اضافه شد. کاهش چشمگیر در WVTR از نانوکامپوزیت است با توجه به حضور لایه های سیلیکات پراکنده با نسبت ابعاد بزرگ در ماتریس پلیمر به عنوان در سایر مواد مرکب سیلیکات لایه پلیمر [74-76] دیده می شود. کاهش چشمگیر مشاهده شده در WVTR از اهمیت زیادی در ارزیابی میکروکامپوزیت و مواد مرکب TPS برای استفاده در بسته بندی مواد غذایی، پوشش محافظ، و برنامه های کاربردی دیگر برخوردار است که در آن موانع پلیمری کارآمد مورد نیاز است. WVTR کاهش یافته در پوسته های کامپوزیت پلیمر زیست تخریب پذیر، ممکن است سود اضافی برای اصلاح نرخ تخریب داشته باشد، زیرا هیدرولیز پلیمر ماتریس به احتمال زیاد در حمل و نقل آب از سطح به بخش عمده ای از مواد بستگی دارد [77].

پارک و همکاران [78] نانوکامپوزیت های سه تایی TPS / PBS / خاک رس را با روش افزایشی مذاب آماده کرده اند. WVTR نانوکامپوزیت های سه تایی TPS / PBS / خاک رس با افزایش محتویات PBS کاهش یافته است، هر چند پوسته های WVTR از TPS بسیار بالاتر از پوسته های PBS بودند [51,78]. نفوذپذیری نانوکامپوزیت کلویسیت PBS / TPS / 30B با تنها 15 درصد وزنی PBS در مقایسه با ترکیب کلویسیت TPS / 30B به طور قابل توجهی کاهش یافته است.

نفوذپذیری بخار آب نسبی (WVP) از استات سلولز (CA) / نانوکامپوزیت های خاک رس با تری اتیل سیترات (TEC) پلاستی و نانورس محتوای مختلف توسط پارک و همکاران [79] در یک دما و رطوبت نسبی اتاق کنترل (به عنوان مثال 8/37 ◦C ، 100٪ و 0٪ RH) مورد بررسی قرار گرفت و نتایج در شکل 3 از نظر Pc/Po نشان داده شده است، به عنوان مثال، نفوذ پذیری نانوکامپوزیت (PC) نسبت به ماتریس پلاستیک CA (Po). کاهش در WVP پوسته های نانوکامپوزیت به اندازه 2 برابر در مقایسه با پوسته کنترل در محتوای نانورس زیاد مشاهده شده است (شکل 3).

وقتی نشاسته با ریش سلولز پر شده باشد کاهش حساسیت آب و افزایش خواص حرارتی مشاهده شده می شود [80]. علاوه بر این نانوالیاف سلولز (CNF) نیز برای بهبود مانع بخار آب از پوسته موثر است، که در آنWVP از g mm/kPa h m2 66/2 تا 67/1 کاهش می یابد. نفوذپذیری بخار آب زمانی که CNF حداقل 10 درصد وزنی به ثبت رسید به طور قابل توجهی کاهش یافته بود. کو و همکاران [32] PLA (نسبت L / D از کارگیل داو)/ لایه غشاء نانوکامپوزیت سیلیکات (PLSNM) را آماده کردند. این نویسندگان گزارش کردند که نفوذپذیری گاز PLSNMs با افزایش محتوای نانورس کاهش یافته است (شکل 4). هنگامی که نفوذپذیری گاز PLSNMs با انواع مختلف نانورس مقایسه می شود، ویژگی مانع PLSNMs با کلویسیت 30B در مقایسه با انواع دیگر از نانورس بسیار برجسته می باشد [32]. این انتظار می رود که نفوذپذیری گاز PLSNMs در مقایسه با غشای PLA تمیز کاهش یابد.

ویژگی مانع مشابه از طریق مقایسه نفوذپذیری گاز در PLSNMs برای O2، N2، CO2 مشاهده شد.نانورس به رفتار به عنوان سدی در مقابل مولکولهای گاز را از طریق ماتریس پلیمر [75] عبور پیدا شد.

PLA با بسیاری از خاک های رس آلی مانند هکسادیکال آمین- MMT (C16-MMT)، دودسیل تریمثال آمونیوم برمید- MMT (DTA-MMT)، کلویسیت 25A پر شده بود [81]. مقادیر نفوذپذیری اکسیژن برای همه ارقام در مورد بارگذاری خاک رس تا 10 درصد وزنی کمتر از نیمی از ارزش های مربوطه خالص PLA بودند، صرف نظر از نوع نانورس [19]. نانوکامپوزیت های آمورف PLA و کائولینیت اصلاح شیمیایی توسط کابدو و همکاران مورد بررسی قرار گرفتند. [16]. آنها تعامل خوبی بین پلیمر و خاک رس، که منجر به افزایش در خواص نفوذ اکسیژن در حدود 50٪ است مشاهده کردند.

ارتباط مورفولوژی و خواص مانع بخار ترکیبات PCL / MMT توسط گوراسی و همکاران مورد مطالعه قرار گرفت [82]. آنها ترکیبات مختلف PCL / نانوکامپوزیت های خاک رس اصلاح شده (OMC) توسط ترکیب مذاب و یا کاتالیز پلیمریزاسیون حلقه باز کاپرولاکتون آماده کرده اند. میکرو کامپوزیت ها و مواد مرکب توسط ترکیب مذاب مستقیم PCL و MMT بکر به دست آمدند. نانوکامپوزیت متورق شده توسط حلقه پلیمریزاسیون باز از CL به OMC با استفاده از دیبوتلیتین متوکسید به عنوان یک آغازگر / کاتالیزور به دست آمد. نانوکامپوزیت میانه یا مذاب ترکیبی با OMC و یا در پلیمریزاسیون درجا در MMT بکر تشکیل شدند. خواص مانع بخار آب و دی کلرومتان به عنوان یک حلال آلی مورد بررسی قرار گرفتند. جذب (S) و ضرایب انتشار غلظت صفر (D0) برای هر دو بخارات مورد بررسی قرار گرفت [45]. جذب آب با افزایش محتوای MMT افزایش یافته است، به ویژه برای میکرو کامپوزیت و مواد مرکب حاوی MMT اصلاح نشده است.

افزایش خواص مانع گاز پوسته نانوکامپوزیت ها اعتقاد بر این است با توجه به حضور لایه سیلیکات پراکنده سفارشی با نسبت ابعاد بزرگ در ماتریس پلیمری که نفوذ ناپذیر به مولکول های آب می باشد [63،84]. این سفر نیروهای گاز از طریق پوسته به دنبال یک مسیر پر پیچ و خم از طریق ماتریس پلیمر در اطراف ذرات سیلیکات، موجب افزایش طول مسیر موثر برای انتشار می شود[76]. افزایش خواص مانع گاز از نانوکامپوزیتهای آنها در برنامه های کاربردی بسته بندی مواد غذایی جذاب و مفید می باشد.

یک روش ابتکاری توسط سورنتینو و همکاران پیشنهاد شده بود [85]. به طور خاص، آنها از طریق پیوندهای یونی، به دنبال الحاق به یک ماتریس PCL یک مولکول ضد میکروبی، بنزوات، بر روی یک لایه Mg/Al هیدروکسید دو برابر بودند. شکل. 6 نشان می دهد که روند انتشار بنزوات سدیم به طور مستقیم به PCL به روش ریخته گری حلال گنجانیده شده، و آزادی از بنزوات ایونیکال به هیدروتالسیت آلومینیوم منیزیم (LDH) و مخلوط با PCL پیوند می خورند [45]. در سالهای اخیر، مواد لایه شده نیز به طور قابل توجهی به عنوان دارو وسیله تحویلی دریافت شده اند[86].
یکی دیگر از مطالعه سیستماتیک در نانوکامپوزیت های PCL در اثر درصدهای مختلف MMT، درجه افزایشی MMT، و تغییر شکل آلی مختلف MMT در ضریب نفوذ دی کلرومتان انجام شد [86]. برای انتشار حلال آلی (دی کلرومتان)، نمونه میانه مقادیر پایین تر از پارامترهای انتشار را نشان داد. این نتیجه موید آن است که آن نه تنها محتوای رس بلکه نوع و اندازه پراکندگی جزء معدنی در فاز پلیمری است که برای بهبود خواص مانع این نمونه ها مهم می باشد.

به ویژه تمایل نتایج به درجه پراکندگی MMT در ماتریس پلیمری می باشد. برای انتشار دی کلرومتان در نمونه کامپوزیت PCL با 3 درصد وزنی MMT، این نشان داده شد که پارامتر انتشار از میکرو کامپوزیت و مواد مرکب (ارزش بسیار شبیه به PCL خالص) به نانوکامپوزیت کنده شده کاهش یافته است، و ارزش متوسط از انتشار در نانوکامپوزیت میانه مشاهده شد (شکل 7 را ببینید). در مورد بخار آب، هر دو میکرو کامپوزیت و مواد مرکب و نانوکامپوزیت میانه پارامترهای نفوذ بسیار نزدیک به PCL را نشان داد. در مقابل، نانوکامپوزیت کنده شده مقادیر بسیار پایین تر را حتی برای محتوای مونتموریلونیت کوچک نشان داده است [87].

زنجیر PCL پیوندی بر روی مونتموریلونیت اصلاح شده با مخلوطی از نمکهای آمونیوم غیر کاربردی و گروه های هیدروکسیل آمونیوم، شعاعی به منظور درک تاثیر زنجیره ای پلیمری چگالی ضمیمه های مختلف در ضریب انتشار مورد مطالعه قرار گرفتند [50]. مقدار رس تا 3 درصد وزنی با تغییر عملکرد هیدروکسیل 25٪، 50٪، 75٪ و 100٪، و در نتیجه سیستم های میانه یا کنده شده ثابت شده است [83].

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Seismic Performance Evaluation of Urban Bridge using Static Nonlinear Procedure, Case Study: Hafez Bridge

Abstract
Bridges as key elements in the lifeline of each country or urban transportation play a fundamental role economically, politically and militarily. The possibility of severe damage to bridges that are subjected to earthquake leads to the necessity of seismic evaluation of existing bridges, particularly those which have been either designed regardless of earthquake effects or according to moderate earthquake-resistant consideration. The assessment of safety and stability of these bridges while passing increasingly traffic is of high importance in their seismic performance. In this study, an urban steel bridge in metropolitan Tehran which is accounted for as an important structure in the city transportation is studied using nonlinear static procedure at two hazard levels. The hazard levels were obtained by the use of probabilistic seismic hazard analysis (PSHA). Three-dimensional model of the mentioned bridge is developed and analyzed using nonlinear static procedure (NSP) thus its seismic performance is evaluated accordingly. The results show the vulnerability of this steel bridge during earthquake and the necessity of retrofitting for improving its seismic behaviour.

Keywords
urban bridgenon, linear static analysis, seismic performance, PSHA

ارزیابی عملکرد لرزه ای پل های شهری با استفاده از روش استاتیک غیر خطی؛
مطالعه موردی: پل حافظ
چکیده
پل ها به عنوان کلیدی ترین عناصر در تاسیسات هر کشور و یا حمل و نقل شهری نقش اساسی اقتصادی ، سیاسی و نظامی بازی می کنند. امکان آسیب شدید به پل هایی که در معرض زمین لرزه قرار دارند به ضرورت ارزیابی لرزه ای پل های موجود، به ویژه آنهایی که بدون در نظر گرفتن اثرات زلزله طراحی شده اند و یا با توجه به در نظر گرفتن مقاومت در حد متوسط در برابر زلزله اند منجر می شود. ارزیابی ایمنی و پایداری این پل ها در حالی که ترافیک فزاینده ای از آن عبور می کند از اهمیت بالایی در عملکرد لرزه ای آنها برخوردار است. در این مطالعه، یک پل فلزی شهری در شهر تهران که به عنوان یک سازه مهم در حمل و نقل شهری است با استفاده از روش استاتیک غیر خطی در دو سطح خطر مورد مطالعه قرار گرفته است. این سطوح خطر با استفاده از تجزیه و تحلیل خطر لرزه ای احتمالاتی (PSHA) به دست آمده است. این مدل سه بعدی از پل ذکر شده با استفاده از روش استاتیک غیر خطی توسعه یافته و تجزیه و تحلیل شده (NSP) در نتیجه عملکرد لرزه ای آن مورد بررسی قرار گرفته است. این نتایج نشان دهنده آسیب پذیری این پل فلزی در زلزله و لزوم مقاوم سازی برای بهبود رفتار لرزه ای آن می باشد.
کلمات کلیدی: پل شهری؛ تجزیه و تحلیل استاتیک غیر خطی. عملکرد لرزه ای، PSHA .

1. مقدمه
پل ها به عنوان یکی از مهمترین سازه های دست ساز بشر نقش مهمی در زندگی روزمره مردم شهری بازی می کنند. قابلیت خدمت رسانی پل ها به منظور کمک به مردم آسیب دیده و نیازمند حمل و نقل، به خصوص پس از زلزله اهمیت بالایی دارد. حرکات نیرومند زمین در دهه گذشته در مناطق پر جمعیت اثرات زیادی بر روی بسیاری از پل ها به ویژه آنهایی که با توجه به کدهای قدیمی تر طراحی شده اند، داشته و نشان داده که این سازه ها آسیب پذیر هستند. به منظور بررسی کدهای فعلی که تغییرات بزرگی در مقایسه با کدهای قدیمی داشته اند و همچنین تشخیص کمبودهای احتمالی، مطالعه دقیق عملکرد پل ها در زلزله اخیر ضروری است. بنابراین، این برای بررسی سازه هایی که نقش اصلی را در زندگی روزمره ایفا می کنند، ترجیح داده می شود. پیرو محبوبیت فلسفه طراحی مبتنی بر عملکرد در مهندسی عمران [Ghobarah، 2001] به عنوان یک ابزار ارزیابی عملکرد لرزه ای قوی، تجزیه و تحلیل پوش آور استاتیکی غیر خطی به یک روند جدیدی به علت سادگی آن در مقایسه با روش تجزیه و تحلیل تاریخ زمان پویا غیر خطی متعارف تبدیل شده است (Saiidi و Sozen، 1971؛ Fajfar و Gaspersic، 1996؛ Bracci و همکاران 1997؛ Krawinkler و Seneviratna 1998، Usami و همکاران، 2001؛ Chopra و Goel 2002؛ Chintanapakdee و Chopra 2003؛ Zheng و همکاران 2003؛ Zhihao و همکاران 2004؛ Ranjit و همکاران 2002] و این روش برای ارزیابی لرزه ای در برخی از مفاد پیشنهاد شده است [SEAOC 1999 ، ATC 1996، FEMA 356 2000]. در این تحقیق تمرکز بر بررسی رفتار لرزه ای و آسیب پذیری پل حافظ با استفاده از روش استاتیک غیر خطی می باشد. این پل در شهر تهران واقع شده است و به عنوان یک سازه مهم می باشد.
2. مشخصات پل
2.1. مشخصات هندسی
طول پل فولادی حافظ 768 متر است که دارای 30 دهانه می باشد. طولانی ترین دهانه 28.5 متر است. این پل 10.5 متر عرض دارد که باید با سه خط برای عبور کامیون ها طراحی می شد، اما با توجه به اسناد و مدارک موجود این عرشه برای عبور کامیون (hs-20-44 & slw30) در یک یا دو خط محاسبه شده است. این ستون ها کنسول هایی هستند که ارتفاع متغیری از پی دارند (2.4-5.43 متر). نمای جانبی پل در شکل 1 نشان داده شده است.

هر یک از تیرهای طولی (شکل 2) یک نئوپرن و عرشه در شمع کلاه می باشد. این پل ذکر شده شامل ستون های مستطیل شکل با ابعاد 1.78x0.46 متر می باشد.
2.2. مشخصات مواد
مشخصات مواد به شرح زیر می باشد:
بتن: F_C = 250 〖kgf/cm〗^2، E = 253456 〖kgf/cm〗^2، v= 0.2. فولاد: ST-52،
Fy=3400 〖kgf/cm〗^2، E = 2038902 〖kgf/cm〗^2، v= 0.3
3. مدل سازی
برای مدل سازی و تجزیه و تحلیل این پل، SAP2000( SAP 2000، برنامه تجزیه و تحلیل سازه ای 2005) استفاده شده است. این مدل D3 (3 بعدی) است و فرآیندهای تجزیه و تحلیل و ارزیابی با استفاده از این مدل D3 انجام می شود.

3.1. مدل عرشه
یک روش مهم در مدل سازی عرشه توجه به دیافراگم به کار رفته است. این عناصر مانع تیرهای جنبش فردی و ارائه سفتی پیچشی مورد نیاز عرشه می باشد. اگر این دیافراگم ها در نظر گرفته نشود، حالت لرزشی غالب حالت چرخشی خواهد بود. همانطور که واضح است در برنامه های دقیق این پل فاقد دیافراگم می باشد.
3.2. اتصال عرشه به اسکله
تیرهای بتنی در حمایت الاستومری قرار دارند و با شمع کلاه در ارتباط هستند. این عنصر انعطاف پذیر است و با سختی برشی کم آن در برابر حرکت افقی دال مقاوم است. درمان الاستومر به شرح زیر است: در مرحله اول این سختی افقی برابر منحنی جابه جایی نئوپرن است. در مورد افزایش نیرو، مقاومت الاستومر تا آنجا که ممکن است و پس از آن از بین می رود و تنها نیروی مقاوم نیروی اصطکاک می شود. با توجه به اینکه نئوپرن این پل بی فایده است می باید تعویض شود.

3.3. مدل سازی اسکله
اسکله ها به عنوان ستون معادل مدل سازی شده اند، واگذاری لولاهای پلاستیکی از جدول مربوط به این ستون ها بر اساس FEMA 356 استفاده می شود.
4. بارگذاری
4.1. نیروی جاذبه (گرانش) بارگذاری
وزن عرشه شامل تیر، دال، سطح شیب دار بتن، دیافراگم، نرده، شمع کلاه و آسفالت 〖kg/m〗^2 354 در نظر گرفته می شود. همچنین بار زنده به عنوان بار یکنواخت با توجه به کد شماره 139 (کد بارگذاری پل) در نظر گرفته می شود. شکل (3) را مشاهده کنید.

4.2. بارگذاری لرزه ای
با توجه به کد لرزه ای طراحی پل [کد بارگذاری پل]، نیروی جانبی زلزله می تواند بر اساس دوره های طبیعی ارتعاش سازه (پل) و طیف واکنش تعیین شود. این نیرو بر اساس حالت شکل اصلی توزیع شده است و از یکی از روش های آشنا را بکار می برد. نیروی جانبی زلزله بر روی عرشه می تواند به عنوان معادله (1) محاسبه شود.
F=CW ,C = ABI/R
که در آن، W: وزن عرشه به علاوه X٪ بار زنده، F: نیروی عرشه ای که به مرکز جرم اعمال می شود، C: ضریب زلزله، A: طراحی acc، I: ضریب اهمیت پل، B: ضریب طیف واکنش، R: عامل رفتار.
در محاسبه نیروی جانبی زلزله در موردی که مقدار بار زنده کمتر از نیمی از بار مرده باشد، بار زنده به حساب نمی آید. در غیر این صورت، دو سوم مجموع بار مرده و زنده عرشه در محاسبات در نظر گرفته می شود. در این تحقیق بار زنده عرشه در نظر گرفته نشده است.
4.3. اثر همزمان عناصر زلزله
عناصر و اجزای سازنده باید برای نیروها و تغییر شکل های مرتبط با 100٪ از نیروهای طراحی در جهت X به همراه نیروها و تغییر شکل های مرتبط با 30 % از نیروهای طراحی افقی عمود بر جهت Y و بالعکس ارزیابی شود. (FEMA 356، 2000).
4.4. تعداد حالت لرزش
تعداد حالت های مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل معین باید حداقل 3 بار از تعداد دهانه باشد. همچنین تعداد حالت ها به 25 محدود شده است همانطور که در AASHTO-DIV (AASHTO LRFD 2006) ذکر شده است. 15 حالت اول ارتعاش به حساب این پل قرار داده شده است.
4.5. اثر p – Δ
عناصر و اجزای سازه باید برای اثرات p – Δ طراحی یا تایید شود، به عنوان اثرات ترکیبی اقدامات بارهای گرانش در رابطه با مکان های جانبی با توجه به نیروهای لرزه ای تعریف شود (FEMA 356، 2000). در این تحقیق اثر p – Δ در این تجزیه و تحلیل در نظر گرفته شده است.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Evaluation of the Use of Steel Bracing to Improve Seismic Performance of Reinforced Concrete Building

Abstract
The aim of this paper is to evaluate the possible improvement of seismic performance of existing reinforced concrete building (the 5th Building of UNS Engineering Faculty) by the use of steel bracing. Three methods of seismic evaluation are employed for the purpose of the study i.e. Nonlinear Static Pushover Displacement Coefficient Method as described in FEMA 356, Improvement of Nonlinear Static Pushover Displacement Coefficient Method as described in FEMA 440 and dynamic time history analysis following the Indonesian Code of Seismic Resistance Building (SNI 03-1726-2002) criteria. The results show that the target displacement determined from nonlinear pushover analysis of the existing building in X direction is 0.188 m and in Y direction is 0.132 m. The performance of this building could be categorized in between Life Safety (LS) - Collapse Prevention (CP) and plastic hinges occur in columns. It is also indicated that the story drifts in Y direction exceed the serviceability limit criterion when the recorded El Centro accelerogram was used for dynamic time history analysis. The performance of the existing building could be improved if steel bracings are utilized for seismic retrofitting. It is shown from the nonlinear pushover analysis that target displacements in both directions are reduced by 16%-55% if the proposed steel bracings are used. Furthermore, dynamic time history analysis points out that the story drifts of the retrofitted building are within the limit criteria. Meanwhile, the size of steel bracing elements do not significantly affect the seismic performance of retrofitted building.

Keywords
non linear static pushover analysisseismic retrofittingsteel bracingtime history analysis.

بررسی استفاده از مهاربند فولادی، به منظور بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان های بتنی تقویت شده

چکیده
هدف از این مقاله بررسی امکان بهبود عملکرد لرزه ای موجود ساختمان بتنی تقویت شده (ساختمان 5 طبقه دانشکده مهندسی UNS) با استفاده از مهاربند فولادی می باشد. سه روش ارزیابی لرزه ای برای این هدف از مطالعه؛ یعنی روش ضریب پوش آور جابجایی غیر خطی استاتیکی در FEMA 356 توصیف شده، بهبود روش ضریب پوش آور جابجایی غیر خطی استاتیک در FEMA 440 و تجزیه و تحلیل تاریخ زمان پویا پس از معیارهای کد لرزه ای ساختمان تقویت شده اندونزی، شرح داده شده است (SNI 03-1726-2002). این نتایج نشان می دهد که هدف جابه جایی تعیین شده از تجزیه و تحلیل پوش آور غیر خطی از ساختمان های موجود در راستای X 0.188 متر و در راستای Y 0.132 متر است. عملکرد این ساختمان می تواند در بین زندگی ایمنی (LS) – پیشگیری از فروپاشی (CP) و لولاهای پلاستیکی رخ داده در ستون ها طبقه بندی شود. این نیز نشان داده شده که مکان مورد نظر در راستای Y فراتر از معیار محدودیت سرویس است زمانی که شتاب نگاشت سنترو El ثبت شده برای تجزیه و تحلیل تاریخ زمان پویا مورد استفاده قرار گرفت. عملکرد ساختمان های موجود می تواند بهبود یابد اگر مهاربند فولادی برای مقاوم سازی لرزه ای استفاده شود.
این از تجزیه و تحلیل پوش آور غیر خطی نشان داده شده است که هدف قرار دادن جابجایی در هر دو جهت با 16٪ -55٪ کاهش می یابد اگر مهاربند فولادی ارائه شده، استفاده شود. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل تاریخ زمان پویا اشاره می کند که مکان مورد نظر ساختمان تقویت شده در معیارهای محدود می باشد. در همین حال، اندازه عناصر مهاربند فولادی به طور قابل توجهی عملکرد لرزه ای ساختمان تقویت شده را تحت تاثیر نمی گذارد.
کلمات کلیدی: تجزیه و تحلیل پوش آور غیر خطی استاتیک؛ مقاوم سازی لرزه ای؛ مهاربند فولادی. تجزیه و تحلیل تاریخ زمان.

1. مقدمه
ساختمان بتنی تقویت شده باید طوری طراحی شود که دارای ظرفیتی برای حمل بارهای ترکیب شده (بار مرده، زنده و زلزله) در سطح ایمنی خاص و در درجه خاصی از اطمینان باشد. مقدار مناسبی از بارها، خواص مواد، سیستم های ساختاری و روش تجزیه و تحلیل عوامل اساسی در طراحی ساختار می باشد. هنگامی که این طرح در نهایت در روند ساخت و ساز اجرا شود، عملکرد مورد انتظار از سازه ساختمان باید با رضایت باشد. با این حال، این وضعیت ایده آل همیشه قابل توجه نیست. عملکرد سازه ساختمان می تواند کمتر از معیارهای مورد انتظار در دوره سطح ایمنی و طول عمر خدمت با توجه به انواع علل باشد. علاوه بر طراحی معیوب و ساخت و ساز نامناسب، وضعیت های دیگری نیز وجود دارد که می تواند عملکرد آینده سازه ساختمان مانند تغییر عملکردهای ساختمان، تغییرات ویژگی های بار لرزه در منطقه، نفوذ عوامل تهاجمی از محیط زیست، و غیره را مختل کند.
فقدان عملکرد سازه در ساختمان های موجود همیشه به رسمیت شناخته نمی شود از آغاز آن ممکن نیست با نشانه های بصری از تخریب پیگیری شود. این تعجب آور نیست که بار خدمات انجام شده توسط این سازه پایین تر از بارهای ترکیبی محاسبه شده در طراحی باشد. حتی بار های لرزه ای ممکن است همیشه در این طول دوره خدمت اولیه سازه حاضر نباشد. همانطور که زمان می گذرد، علائم بصری از تخریب سازه می تواند حضور داشته باشد و نیازمند ارزیابی جامع از عملکرد سازه از جمله محاسبه بار زلزله آینده باشد.
در اصطلاح ویژگی های بارهای لرزه ای، این رایج است که در تمام ساختمان هایی که در مواجهه با نیازهای لرزه ای اند و در حال حاضر عملکرد لرزه ای شان به دلیل افزایش تقاضای لرزه فعلی مورد سئوال است، استفاده شده است. همچنین، کشف ساختمان ها با عملکرد تحقیرآمیز پس از آسیب توسط زلزله و در نتیجه، عملکرد لرزه ای آنها نیز استاندارد فعلی را برآورده نمی کند. مقاوم سازی کمبود ساختمان های موجود به منظور بهبود عملکرد لرزه ای آنها یک مسیر برای اطمینان از ایمنی سازه در صورت وقوع زلزله در آینده خواهد بود. فن آوری های متعددی وجود دارد که می توانند برای این منظور انتخاب شده مانند اضافه کردن عناصر مورب سازه (مهاربند)، دیوار برشی و یا تغییرات رابطه بین عناصر سازه. استفاده از مهاربند فولادی برای مقاوم سازی سازه های بتنی تقویت شده برخی مزیت هایی دارد مانند اینکه؛ آن نسبتا مقرون به صرفه است، به طور قابل توجهی وزن سازه را افزایش نمی دهد، کاربرد آسانی دارد و می تواند با قدرت و استحکام لازم را سفارش داده شود.
این مقاله ارزیابی لرزه ای ساختمان 5 طبقه دانشکده مهندسی UNS را نشان می دهد. بر اساس اسناد طراحی، این مشخص شده است که این طراحی تأثیر دهانه های کف (خالی) را در جهت طولی، کد قدیمی استفاده شده در تعیین بار های لرزه ای را به حساب نمی آورد و منطقه برآمدگی و اتصال راهرو به ساختمان مجاور را در نظر نمی گیرد. این مقاله همچنین استفاده از مهاربند فولادی، به منظور بهبود عملکرد لرزه ای ساختمان را پیشنهاد می کند. عملکرد لرزه ای ساختمان های موجود و ساختمان های تقویت شده از نظر تعیین کمیت بهبود عملکرد به دلیل استفاده از مهاربند فولادی مقایسه شده است.

2. پارامترهای ورودی برای ارزیابی لرزه ای
در فرآیند ارزیابی لرزه ای ساختمان های موجود، لازم است که این مدل باید از نزدیک نشان دهنده سازه واقعی باشد. بهترین روش در دستیابی به این مدل، استفاده از آن به عنوان طراحی ساخته شده است. متأسفانه، چنین سندی در دسترس نیست. به همین دلیل، اسناد طراحی به جای آن استفاده شده و توسط اندازه گیری ابعاد در نقاط تصادفی تأیید شده است. این دریافت شده که این ابعاد در ساختمان واقعی با ابعاد در اسناد طراحی همسان می باشد. بنابراین، این می تواند برای استفاده از اسناد طراحی برای مدل سازی و تجزیه و تحلیل موجه باشد. خواص مواد مورد استفاده در تجزیه و تحلیل به شرح زیر است: مقاومت بتن MPa 19.3 است و قدرت عملکرد تقویتی MPa 320 است. همچنین تمام این ویژگی ها بر اساس اسناد طراحی تعیین شده اند.


سه روش ارزیابی لرزه ای برای هدف این مطالعه یعنی روش ضریب پوش آور جابجایی غیر خطی استاتیکی در FEMA 356 شرح داده شده، بهبود روش ضریب پوش آور جابجایی غیر خطی استاتیکی که در FEMA 440 و تجزیه و تحلیل تاریخ زمان پویا شرح داده شده از معیار SNI 03-1726-2002 پیروی می کند.
بار محاسبه شده برای ارزیابی لرزه ای شامل بار مرده، بار زنده، و بار زلزله می باشد. الگوی بار ترکیبی می تواند دقت و قابلیت اطمینان تجزیه و تحلیل پوش آور را بهبود بخشد (Barros و Almeida ، 2005). بار زلزله مورد استفاده در تجزیه و تحلیل پوش آور استاتیک اشاره به ساختمان های متحدالشکل کد 1997 (UBC-97) دارد که از SNI 03-1726-2002 اقتباس شده است. پارامترهای مورد نیاز برای تعیین بار زلزله به شرح زیر است: بر اساس دوره اساسی الاستیکی SNI 03-1726-2002 از سازه موجود (T) 0.7133 ثانیه است، عامل کاهش زلزله (R) 8.5 است، و عامل اهمیت ساختمان (I) 1 است. مقادیر Ca و Cv به دست آمده با استفاده از واکنش طیف زلزله منطقه 3 در شرایط محیط خاک در شکل 1 نشان داده شده است. بر اساس شکل 1، مقدار Ca 0.23 است و Cv 0.33 است. مقادیر T، R، I، Ca ، و Cv سپس به عنوان ورودی به نرم افزار ETABS برای تعیین بار زلزله استفاده شده است. برای تجزیه و تحلیل تاریخ زمان پویا، حداقل چهار شتاب نگاشت ثبت شده مختلف توسط SNI 03-1726-2002 مورد نیاز است و برای این مطالعه پنج شتاب نگاشت مورد استفاده در شکل 2 نشان داده شده است.

3. ارزیابی لرزه ای سازه موجود
3.1. تجزیه و تحلیل بارافزون استاتیک سازه موجود
بار جانبی مورد استفاده در تجزیه و تحلیل پوش آور استاتیک به شرح زیر تعیین شده است: برای اولین بار، این بار برای سازه مدل از جمله بار زلزله و پس از آن تجزیه و تحلیل خطی استاتیک با استفاده از ETABS انجام شده، اعمال می شود. تجزیه و تحلیل استاتیک خطی، بار زلزله استاتیک در سازه ایجاد می کند. این بار زلزله استاتیک به عنوان بار جانبی در تجزیه و تحلیل پوش آور استفاده می شود.
تجزیه و تحلیل پوش آور در دو مرحله انجام شده، اولین مرحله محاسبه اثر بار جاذبه (ترکیبی از بار مرده و کاهش بار زنده) بر ساختار است. اولین مرحله از این تجزیه و تحلیل شرایط غیر خطی را در نظر نمی گیرد. تجزیه و تحلیل با اعمال الگوی بار جانبی ارائه شده در افزایش یکنواخت ادامه دارد. شدت بار جانبی تا زمانی افزایش می یابد که ضعیف ترین جزء از تغییر شکل سازه منجر به تغییر قابل توجهی در سختی شود (بخش شروع به بازده).
این تجزیه و تحلیل بیشتر از تعداد اجزای دستیابی به حالت حد قدرت خود (بازده) تکرار شده است. برای هر مرحله از بار، این نیرو در تغییر شکل الاستیک و پلاستیک محاسبه و ثبت شده است. تغییرات نقطه کنترل در مقابل نیروی برشی پایه برای هر مرحله از بار رسم شده برای توضیح رفتار واکنش غیر خطی سازه، منحنی پوش آور نامیده می شود. همه این فرایندها در داخل ETABS انجام شده است. از منحنی های بدست آمده توسط تجزیه و تحلیل پوش آور ، این دریافت می شود که ارتعاش طبیعی موثر (Te) 0.971 ثانیه برای جهت X و 1.083 ثانیه برای جهت Y است. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل پوش آور بیشتر برای ارزیابی عملکرد سازه استفاده می شود.
جابجایی هدف با روش ضریب جابجایی FEMA 356 و بهبود روش ضریب جابجایی FEMA 440 محاسبه شده است. فرمولاسیون جابجایی از هر دو روش مشابه هستند اما FEMA 440 اصلاح و بهبود محاسبه عامل C1 و C2 را پیشنهاد کرده است. جدول 1 پارامترهای ورودی و جابجایی هدف بدست آمده توسط هر دو روش را به طور خلاصه بیان کرده است.
در جدول 1 این نشان داده شده است که بیشترین مقدار جابجایی هدف در جهت X و Y به ترتیب 0.118متر و 0.132 متر است. این مقادیر با اطلاعات مراحل بارافزون ارائه شده در بخش 3 جدول 2 مقایسه شده است. این تأیید شده است که در مرحله 3 ، این جابجایی هر دو مقدار جابجایی هدف در جهت های X (جدول 2) و Y (جدول 3) را سپری کرده و عملکرد سازه در بین زندگی ایمن (LS) – پیشگیری از فروپاشی (CP) طبقه بندی شده است. در مرحله 3 از تجزیه و تحلیل باز افزون، لولاهای پلاستیکی مشاهده شده در ستون ها در شکل 3 نشان داده شده است.

3.2. تجزیه و تحلیل تاریخ زمان پویا از سازه موجود

تجزیه و تحلیل تاریخ زمان پویا، جابجایی جانبی (di) و داده های مکان مورد نظر (δm) را ایجاد می کند. این داده با محدودیت های عملکرد شروع شده در مجموعه SNI 03 1726-2002 مقایسه شده است. دو محدودیت عملکرد در این کد مشخص شده است که محدودیت استفاده و محدودیت نهایی می باشد. برای این نوع سازه مورد مطالعه، جابجایی جانبی و مکان مورد نظر در جهت Y غالب تر از تعیین عملکرد لرزه ای آنهایی است که از جهت X می باشد. جدول 4 نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل تاریخ زمان پویا از سازه موجود در جهت Y را خلاصه کرده است. همانطور که می توان از جدول دید، مکان مورد نظر (مکان 2 و پشت بام) در جهت Y بیشتر از معیار محدودیت سرویس است زمانی که شتاب نگاشت سنترو El ثبت شده برای تجزیه و تحلیل تاریخ زمان پویا مورد استفاده قرار گیرد.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Seismic active pressure distribution history behind rigid retaining walls

Abstract
Evaluating the seismic active earth pressure on retaining walls is currently based on pseudo-static method in practices. In this method, however, it is not simple, choosing an appropriate value for earthquake coefficient, which should fully reflect the dynamic characteristics of both soil and loading is an important problem. On the other hand, by using only two extra dynamic parameters that are shear wave velocity of soil and predominant frequency of probable earthquake, one can benefit from another more accurate tool called pseudo-dynamic method to solve the problem of earth pressure.

In this study in the framework of limit equilibrium analysis, pseudo-dynamic method has been applied into horizontal slice method of analysis to account for the effect of earthquake on lateral earth pressure history behind rigid retaining walls. The pressure history resulted from a number of analyses shows that before and after reaching the peak resultant force, different pressure distributions occur behind a wall that put more local pressure than the same at peak. This method would be a tool to control this phenomenon in wall design.

Keywords
Pseudo-dynamicHorizontal slice methodEarthquakeActive earth pressureRetaining wall

سابقه توزیع فشار فعال لرزه ای در پشت دیوار حائل سفت و سخت
چکیده
بررسی فشار زمین لرزه فعال در دیوارهای حائل در حال حاضر مبتنی بر روش شبه استاتیک در این شیوه می باشد. با این حال، در این روش ، انتخاب مقدار مناسب برای ضریب زلزله ساده نیست، که باید به طور کامل منعکس کننده ویژگی های پویا از هر دو خاک و بارگذاری است یک مشکل مهم می باشد. از سوی دیگر، با استفاده از تنها دو پارامتر پویا اضافی که سرعت موج خاک و فرکانس غالب زلزله احتمالی را قطع می کند، می تواند از ابزار دقیق تر دیگری به نام روش شبه دینامیکی برای حل مشکل فشار زمین بهره مند شوند.
در این مطالعه از چارچوب تجزیه و تحلیل تعادل محدود، روش شبه دینامیکی برای روش برش افقی تجزیه و تحلیل برای اثر زلزله در سابقه فشار جانبی زمین پشت دیوار حائل سفت و سخت اعمال شده است. سابقه فشار ناشی از تعدادی از تجزیه و تحلیل ها نشان می دهد که قبل و بعد از رسیدن به نیروی حاصل حداکثر، توزیع فشارهای مختلف در پشت یک دیوار بیشتر از فشار محلی همان مقدار حداکثر رخ می دهد. این روش می تواند یک ابزار برای کنترل این پدیده در طراحی دیوار باشد.
کلید واژه: شبه پویا . روش برش افقی . زلزله . فشار زمین فعال؛ حائل دیوار

1 . مقدمه
زلزله اثر نامطلوبی بر افزایش فشارهای جانبی زمین فعال در دیوارهای حائل دارد. از این رو، ارزیابی فشار زمین لرزه های جانبی و یا تغییرات در فشار های جانبی زمین در نتیجه زلزله از اهمیت عملی در بسیاری از طرح های لرزه ای دیوارهای حائل برخوردار است. روش های سنتی برای ارزیابی اثر زلزله بر روی فشار های جانبی زمین به اصطلاح روش ''شبه استاتیک'' می باشد. این روش همچنان توسط مهندسین مشاور ژئوتکنیک مورد استفاده قرار می گیرد زیرا آن توسط کدهای ساختمان مورد نیاز است: آن برای کاربرد و ارائه نتایج رضایت بخش، آسان می باشد . تجزیه و تحلیل شبه استاتیک با استفاده از مفهوم ضریب لرزه ای در نتیجه ای از مقادیر بزرگ عملی در بسیاری از موارد می باشد، اگر چه تعیین ضریب لرزه ای هنوز هم بسیار متکی بر تجارب گذشته است.
تجزیه و تحلیل شناخته شده مونونوبه - اوکابه از فشارهای جانبی زمین لرزه ارائه شده توسط مونونوبه و ماتسئو و [1] و اوکابه [2 ] یک اصلاح مستقیم به روش کولمب است که در آن اثرات زلزله بر اساس یک نیروی اینرسی شبه استاتیک جایگزین شده است که بر اساس مفهوم ضریب لرزه ای محاسبه می شود. همانطور که در تجزیه و تحلیل کولمب، در روش مونونوبه - اوکابه سطح شکست، مسطح تصور می شود. با این حال، توجه داشته باشید، که تجزیه و تحلیل مونونوبه - اوکابه به طور تجربی توسط مونونوبه و ماتسئو [1] و ایشی و همکاران [ 3 ] در ارزیابی موثر فشار زمین لرزه ای فعال و به طور کلی در شیوه های فعلی برای طراحی لرزه ای دیوارهای حائل سفت و سخت به تصویب رسید. بنابراین راه حل مونونوبه - اوکابه عملا در حالت فشار فعال قابل اجرا است.
اگر چه روش شبه استاتیک سنتی برای استفاده آسان می باشد، آن در انتخاب بهترین ضرایب لرزه ای که قادر باشد به طور کامل منعکس کننده خواص دینامیکی کلی خاک و به ویژه هندسه محل شود، خیلی آسان نیست. بنابراین، این امر می تواند در انتخاب یک روش دقیق تر از بارگذاری لرزه ای برای تجزیه و تحلیل و طراحی دیوار حائل در طول زلزله مفید باشد. در میان روش های دیگر از ساده به پیچیده بارگذاری پویا، به نظر می رسد که ''روش شبه دینامیکی'' نسبتا یک انتخاب خوب برای ارتقاء روش های ساده فعلی می باشد. استیدمن و زنگ [ 4 ] نشان دادند که مهمترین مزیت این روش علاوه بر توافق خوب با نتایج مدل سازی سانتریفیوژ این است که آن تنها از دو پارامتر اضافی پویا برای تجزیه و تحلیل مشکل استفاده می کند. آنها نظریه شبه پویا را برای تاثیر اختلاف فاز بیش از ارتفاع یک دیوار عمودی پیشنهاد کرده بودند. این رویکرد تشخیص می دهد که یک ورودی شتاب پایه از طریق خاک حفظ شده در سرعتی مربوط به سرعت برشی خاک گسترش می یابد. این بدان معنی است که بر خلاف روش شبه ایستا که در آن ضریب به ارتفاع خاک در یک مقدار ثابت اعمال می شود بدون در نظر گرفتن این واقعیت است که شتاب تمام سطوح در همان زمان نرسیده است، در روش شبه دینامیکی، رفتار دینامیکی خاک و تداخل آن با امواج زلزله در نظر گرفته شده است .
علاوه بر این موضوع دقت پویا، روش مونونوبه - اوکابه که تنها تعادل نیرو را به کار می برد قادر به تعیین خواص دیگر فشار زمین نیست. این روش قادر به پیش بینی محل نیروی حاصل و یا هر تغییر فشار در امتداد ارتفاع نیست. مورگنسترن و پرایس [ 5 ] ، جانبو [ 6 ] ، و اسپنسر [ 7 ] هر دو تعادلات نیرو و لحظه در روش های پیشنهادی شان برای تجزیه و تحلیل پایداری شیب در روش برش عمودی معمولی اعمال می شود که عامل بالقوه ای برای این مشکل مجددا تکرار شده از فشار زمین است. به غیر از شکل فیزیکی از یک دیوار با چهره جلویی عمودی، تنها تفاوت بین یک دیوار و یک شیب روش های مختلف تجزیه و تحلیل می باشد. برای شیب، ضریب ایمنی ناشی از تجزیه و تحلیل پایدار است در حالی که این پارامتر با عامل ناشناخته دیگر که فشار زمین نامیده می شود جایگزین است . با در نظر گرفتن تعادل لحظه ای، تغییرات فشار و یا توزیع فشار نیز از تجزیه و تحلیل در دسترس می باشد.
تعدادی از محققان برای گسترش استفاده از روش تجزیه و تحلیل تعادل محدود برای مشکل فشار جانبی زمین تلاش کرده اند. یک روش عمومی برای محاسبه هر دو فشار جانبی زمین و ظرفیت باربری در ابتدا توسط جانبو ارائه شده بود [ 8 ] . این در کار خودش توضیح داده شده است که چگونه ساختار خاک می تواند در رویکردهای مختلف با ثبات دامنه ، فشار زمین برای دیوارهای حایل، و ظرفیت باربری موقعیت هایی که به تازگی مستند شده اند تجزیه و تحلیل شده است [ 9 ] . او نشان داد که چگونه همه روش های می توانند در زمینه های تئوری واحد و یکپارچه از گروههای تجزیه و تحلیل بالا/ پایین فرموله شده باشند. کار دیگری توسط مهندس قدیمی ژئوتکنیک و همکارانش، ترزاقی و همکارانش [ 10 ] در این زمینه پیشنهاد شده بود. آنها یک سطح شکست دایره ای پشت یک دیوار در سطوح بالا و متقاطع در قسمت پنجه پا از دیوار برای خاک نرم آغاز کرده اند. با نگه داشتن محل مجموع نیروی حاصل ثابت، آنها می توانند فشار جانبی زمین پشت دیوار را محاسبه نمایند. کار مشابهی توسط رهاردجو و فردلاند انجام شده بود [ 11 ] . کاربرد تجزیه و تحلیل تعادل محدود برای مشکل فشار جانبی زمین توسط آنها مورد بررسی قرار گرفته بود. آنها شرایط هر دو تعادل نیرو و لحظه را برای حل فشار و محل خط اعتماد به کار برده اند. روش کلی برش به منظور بررسی فشار زمین فعال، پژوهش انجام شده توسط چن و لی [ 12 ] است که یک مثال خوب دیگر در این گروه است. تمامی موارد بالا و دیگر تحقیقات نشان می دهد که تعادل حد به اندازه کافی بالغ در حال حاضر در مشکلات فشارهای جانبی زمین و یا هر موضوعات مرتبط از قبیل ارزیابی لرزه ای دیوارهای حایل استفاده شده است.
این پژوهش با هدف مطابقت با روش برش و یک روش دقیق از بارگذاری پویا در یک نسخه انجام شده بود. در این مقاله یک روش جدید از برش توسط شاقولی و همکارانش [ 13 ] به نام '' روش برش افقی (HSM) '' ارائه شده که در رابطه با استفاده از روش شبه دینامیکی برای تعیین توزیع فشار فعال لرزه ای در پشت دیوارهای حائل توسعه یافته است. روش ارائه شده در اینجا، اساسا یک رویکرد مبتنی بر حد تعادل خواهد بود که قادر به جستجو برای حداکثر فشار موجود در پشت دیوار و همچنین سابقه توزیع آن می باشد.
2 . روش شبه دینامیکی
استیدمن و زنگ [ 4 ] اثرات سرعت موج برشی محدود در تجزیه و تحلیل دیوارهای حایل برای شرایط لرزه ای را مورد مطالعه قرار داده و دریافتند که سرعت موج برشی محدود تأثیر قابل توجهی در میزان کل فشار زمین نداشته، اما آن اثر مشخصی در توزیع افزایش دینامیکی فشار دارد، با این حال، آنها از همان روش تعادل نیرو مانند روش مونونوبه - اوکابه برای تولید نتایج مطالعه شان استفاده کرده اند.
در تجزیه و تحلیل شبه استاتیک ، خاک سفت و سخت فرض شده و سرعت موج برشی بی نهایت است. با این حال، آزمایش های مدل سازی سانتریفیوژ به وضوح تغییرات فاز در شتاب جانبی در سطح پشتی یک دیوار حائل را به عنوان برشی منتشر از پایه این مدل نسبت به سطح زمین نشان می دهد. تجزیه و تحلیل شبه دینامیکی دارای سرعت موج برشی محدود و بر مبنای این فرض است که ضریب برشی با عمق و تنها شتاب مختلف ثابت است. برای پایه سینوسی لرزش، یک Sin AMAX ¼ ( OT ) شتاب در عمق ، Z ، و زمان، t، توسط ( استدیمن و زنگ [ 4 ] ) ارائه شده :

که در آن Kh ضریب شتاب افقی، g شتاب به علت جاذبه ، o سرعت زاویه ای ، H ارتفاع دیوار است و Vs سرعت موج برشی خاک سطحی است. شکل. 1 اثر فاز در ارتفاعی از جاذبه دیوار حائل را به طور شماتیک نشان می دهد.
این می تواند به راحتی نشان داده شود که، این دومین دفعه 1T برای موج به اولین دستیابی به بالای دیوار طول می کشد. به عبارت دیگر، 1 T دومین تاخیر یا اختلاف فاز بین شتاب موثر بالا و پایین بر روی دیوار می باشد. رابطه. (2) و (3) این اختلاف را محاسبه کرده است:

که در آن f فرکانس و T دوره بارگیری پویا است. این معادلات نشان می دهد که نیم سیکل با اختلاف فاز 1 T در بالا و پایه از دیوار تکرار شده است.
3 . روش برش افقی (HSM)
روش برش در اصل برای تعیین ثبات از دامنه های طبیعی و یا ساخته دست انسان توسعه یافته است.
'' روش برش عمودی '' محبوب ترین روشی است که امروز به طور موثر بهینه شده است. شکل . 2A یک روش معمول از برش را نشان می دهد. از سوی دیگر، برخی از روش های مشابه دیگر نیز وجود دارد که یک روش غیر عمودی برش را دنبال می کنند. یک نمونه از این قبیل روش ها در شکل 2B توسط یاماقمی و همکاران ارائه شده است. [ 14 ]
روش دیگری که اساساً برای محاسبه پایداری شیب های تقویت شده ارائه شده ابتدا توسط لو و خو [ 15 ] و در مرحله دوم توسط شاقلی و همکاران توسعه یافته [ 16 ] روش برش افقی (HSM) نامیده می شود که در شکل 2C رسم شده است. تقریبا در تمامی این روش ها، کل توده شکست به برش های محدود و ضریب ایمنی تقسیم شده و سپس ، با استفاده از نیرو، لحظه، یا تعادلات هر دو معادله محاسبه می شود.
ایده استفاده از روش برش برای تعیین فشار جانبی زمین برای دیوار حائل تازه نیست. عمومی ترین شکل از این قبیل روش ها روش '' تعادل حد عمومی '' ( GLE ) پیشنهاد شده توسط راهاردجو و فردلاند [ 11 ] است همانطور که در شکل 2D نشان داده شده است. علاوه بر تمام مزایای استفاده از این روش با توجه به مفروضاتی که برای حل این مشکلات بی پایان مورد نیاز است، هنوز هم عدم قطعیتی در این روش ها وجود دارد .

برای غلبه بر مشکل تعیین، این مطالعه HSM را برای تعیین فشارهای جانبی زمین با توجه به دلایل زیر انتخاب کرده است:
(الف) HSM برای تعادل نیرو تعیین شده است و می تواند به راحتی به یک سیستم معین برای هر دو تعادلات نیرو و لحظه با برخی از تکنیک های ساده ( شاقلی و همکاران [ 13 ] ) تغییر داده شود.
(ب) با توجه به این واقعیت است که برش افقی باید به تعامل بیشتر با دیوار از بالا به پایین ، مسئله تعامل خاک- دیوار به طور دقیق تر مدل شده است.
بنابراین، HSM قادر به مدل کردن تغییرات فشارهای جانبی زمین در امتداد ارتفاع دیوار می باشد.
4 . روش توسعه یافته
برای حل مشکل فشار جانبی زمین، که قادر به تعیین نه تنها فشار کل زمین خواهد بود بلکه همچنین توزیع فشار در پشت دیوارهای حایل در طول زلزله، روش شبه دینامیکی مدل سازی بار زلزله علاوه بر HSM در چارچوب تجزیه و تحلیل تعادل حد در اینجا توسعه یافته است. در ذیل زیرنویس، جزئیات مختلف از روش های توسعه یافته خلاصه شده است.
4.1 . هندسه مدل
در این مطالعه ساختار حائل به طور کامل عمودی با هیچ اضافه بهایی اضافی مدلسازی نشده است. با توجه به بدن بی وزن دیوار ،پایه سفت و سخت تقویت شده بتن می تواند نمونه ای از این ساختار مدل شده باشد.
اگر چه، آن برای گسترش این مدل قادر به فرض وزن و نیز شکل مختلف دیوار گردیده است، برای سادگی و برای نمایش قابلیت این روش مدل ذکر شده در اینجا انتخاب شده بود.
4.2 . سطح لغزش
اگر چه لغزش غیر خطی (شکست) سطح برای حجم شکست فعال به آنچه که در طبیعت رخ می دهد شبیه تر است، نتایج تحقیقات (به عنوان مثال ، [ 16-18 ] ) نشان می دهند که برای دیوارهای به طور کامل عمودی، سطح لغزش خطی به خصوص برای مدل سازی تحلیلی خوب است. به همین دلیل، همانطور که در شکل3 نشان داده شده است ، با معرفی زاویه ، y ، سطح لغزش خطی می تواند مدل سازی شود . سطح لغزش، توده شکست مثلثی را از خاک پایدار جدا می کند، که پس از آن به برخی از برش های افقی تقسیم خواهد شد.

4.3 . تعامل فشار خاک - دیوار
برخی از مطالعات (برای مثال ، [ 19 ] ) پیشنهاد کرده است که نقطه نیروی حاصل از فشار های جانبی زمین بر روی دیوار برای شرایط پویا در ارتفاع کمتر از 3/1 است که غالبا در روش های مرسوم و تئوری فشار های جانبی زمین مورد استفاده قرار گرفته است. این نتیجه ای از این فرض است که می گوید تعامل خاک – دیوار، مثلثی است. سیید و ویتمن [ 20 ] بر اساس یک مطالعه تجربی نشان دادند که جزء پویای نیروی حاصل بر روی دیوار حائل در ارتفاع بالاتر از H/3 پایه دیوار عمل نمی کند. آنها یک روش ساده برای محاسبه این نقطه از نیروی حاصل هنگام زلزله توصیه کرده اند، که محل نیروی بالاتر از ارتفاع 3/1 را تعیین می کند.
برای منعکس کردن چنین شکاف بین تئوری و عمل، توزیع فشار ذوزنقه ای شکل در این مطالعه در نظر گرفته شده بود. چنین تعامل خاک- دیوار در شکل 4. با دو پارامتر مجهول دارای دو درجه آزادی رسم شده است. مزایای استفاده از این مدل سازی این است که ذوزنقه ای شکل بودن می تواند به مثلثی بودن تغییر کند زمانی که A 0¼ و B 0 6¼ باشد ، به دو مثلثی بودن تغییر کند وقتی که Ao صفر و B چهل باشد ( این توزیع ممکن است برای خاک های چسبنده اتفاق افتد) و در نهایت زمانی که A40 و B40 باشد این می تواند ذوزنقه باشد. این باید گفت شود که مقادیر منفی برای A بوجود نخواهد آمد.
چنین شکل تعامل فشار خاک- دیوار نیروی حاصل را در یک نقطه خاص محدود نمی کند و اجازه می دهد تا این نیروی محل مناسب خود را بر روی دیوار در موقعیت های مختلف انتخاب کند. توزیع فشار احتمالی در شکل 4 رسم شده است.

4.4 . فرمولاسیون برای شرایط فعال
در این قسمت معادلات تعادل برای هر برش افقی در نظر گرفته شده است. فرض کنید که حجم شکست به 'n' برش افقی تقسیم شده است. برای برش i ام ، ابعاد و نیروهای موثر فعال بر برش در شکل 5a و 5b به ترتیب نشان داده شده اند. مهم این است که می گویند که جهت نیروها تنها به شرایط فعال مرتبط می باشند. اگر چه شرایط منفعل موضوع این مطالعه نمی باشد، این می تواند ذکر شود که برای تغییر سیستم از فعال به غیر فعال، جهت نیروهای برشی در هر دو سمت چپ و راست باید معکوس شود. علاوه بر این، ضریب عمودی از زمین لرزه ، که در اینجا در نظر گرفته نشده، می تواند به راحتی به فرمول اضافه شود.

جدول 1 نیروها و پارامترهای شکل 5 را نشان می دهد. این واضح است که معیار شکست موهر -کولمب به خوبی شناخته شده، رابطه بین نیروهای نرمال و برشی منسجم و کمتر منسجم خاک می باشد، و برای نیروهای مربوطه در هر دو مواجه با شکست در هر قطعه استفاده شده است. پارامترهای این معیار سمت راست C و F از خاک سطحی و زاویه اصطکاک بین خاک و مواد دیوار، d ، برای سمت چپ است .

اگر فاصله عمودی و افقی بین مرکز حجم برش "i" و نقطه 0 O فرض می شود XSi و YSI ، به ترتیب، و نیروی حاصل ( Fi ) از فعالیت فشار چپ به صورت افقی در Ywi از نقطه 0 O ، معادلات تعادل نیرو و لحظه برای هر برش به شرح زیر می باشد :

که در آن Z فاصله بین بالای دیوار و مرکز حجم برش i ام است. روشن است که رابطه (4) - (6) یک سیستم خطی 3N معادله و 3N مجهول ایجاد می کند و می تواند با روش های ساده ریاضی مانند روش گوس حل شود. جدول 2 جزئیات این سیستم 3N را لیست می کند. این باید در نظر گرفته شود که مقدار a بر این فرض شده است که یک پارامتر شناخته شده است (بخش 4.5 را برای جزئیات بیشتر مشاهده کنید).

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Soil-Structure Interaction for Building Structures - Chapter 2 :Inertial Interaction

Inertial interaction refers to displacements and rotations at the foundation level of a structure that result from inertia-driven forces such as base shear and moment. This chapter describes inertial soil-structure interaction effects. Inertial displacements and rotations can be a significant source of flexibility and energy dissipation in the soilstructure system.
Section 2.1 discusses system behavior and highlights some of the principal effects of inertial interaction and the conditions for which its effects are significant. The methods focus on single degree-of-freedom systems, but they can be extrapolated to multi-degree-of-freedom systems with a dominant first mode. Section 2.2 provides a relatively detailed description of how foundation springs and dashpots can be specified to represent the flexibility and damping associated with soil-foundation interaction in translational and rotational vibration modes for shallow foundations (e.g., footings and mats). Section 2.3 provides corresponding solutions for the stiffness and damping characteristics of deep foundations (e.g., piles and drilled shafts). Some of the procedures given in Section 2.2 are coded into available computer programs such as DYNA6 (Western Engineering, 2011). This program can also be used for pile foundations, although the results are relatively approximate. Section 2.4 presents several models that can be used to evaluate shallow foundation response for conditions involvinvolving nonlinear material behavior or geometric nonlinearities (i.e. gapping).

فصل 2
اندرکنش اینرسی
اندرکنش اینرسی به جابجایی و چرخش سطح فونداسیون یک ساختار که ناشی از نیروهای اینرسی محور از قبیل برش پایه و گشتاوری منجر شود. این فصل اثرات اندرکنش خاک - ساختار داخلی را توصیف می کند. جابه جایی و چرخش اینرسی می تواند یک منبع قابل توجه از انعطاف پذیری و اتلاف انرژی در سیستم ساختار خاک باشد.
بخش 2.1 رفتار سیستم را مورد بحث قرار داده و بعضی از اثرات اصلی اندرکنش اینرسی و شرایطی را برای اثرات آن مورد توجه قرار داده است. این روش ها بر سیستم های درجه آزادی خاص تمرکز دارند ، اما می توان آنها را سیستم های با چند درجه آزادی با حالت اول غالب تعمیم داد. بخش 2.2 می تواند شرح نسبتاً مفصلی از نحوه جهش و اصطکاک فونداسیون برای نشان دادن انعطاف پذیری و نوسانات مرتبط با اندرکنش خاک -فونداسیون در حالت های انتقالی و چرخشی لرزه ای برای فونداسیون های کم عمق (به عنوان مثال، پایه های بتنی و پادری ها ) فراهم کند. بخش 2.3 راه حل مربوط به ویژگی های سختی و نوسانات فونداسیون های عمیق (به عنوان مثال ، شمع ها و شافت های حفاری شده ) فراهم می کند. برخی از روش های ارائه شده در بخش 2.2 به برنامه های کامپیوتری در دسترس مانند DYNA6 ( مهندسی غربی ، 2011 ) کد بندی شده اند. این برنامه همچنین می تواند برای شمع فونداسیون ها استفاده شود، اگر چه این نتایج نسبتا تقریبی است. بخش 2.4 مدل های مختلفی را نشان می دهد که می تواند به منظور بررسی واکنش فونداسیون های کم عمق برای شرایط مربوط به رفتار غیر خطی مواد و یا غیر خطی هندسی (به عنوان مثال ، شکاف ها) استفاده شود.
2.1 رفتار سیستم خاک - سازه
پایه سفت و سخت به پشتیبان های خاکی با سختی بی نهایت اشاره دارد (به عنوان مثال، بدون جهش خاک). فونداسیون سفت و سخت به عناصر فونداسیون با سختی بی نهایت اشاره دارد (به عنوان مثال، غیر دگردیس پذیر). پایه ثابت به ترکیبی از عناصر فونداسیون سفت و سخت بر روی یک پایه سفت و سخت اشاره دارد. تجزیه و تحلیل پایه انعطاف پذیر تطابق (به عنوان مثال، دفرمیتی) هر دوی عناصر فونداسیون و خاک را در نظر می گیرد.
ساختار سفتی درجه آزادی واحد، k و جرم M ، ساکن بر روی یک پایه ثابت، همانطور که در شکل 2-1A نشان داده شده در نظر بگیرید. نیروی استاتیک، F، باعث انحراف، Δ می شود :

از پویایی ساختاری، فرکانس ارتعاش طبیعی غیر نوسانی، ω، و دوره، T، از ساختار توسط کلاف و پنزین (1993) عنوان شده است :

با جایگزین کردن معادله 2-1 با معادله 2-2، یک عبارت برای مربع دوره به دست می آید به عنوان:


در حال حاضر ساختار مشابهی با جهش های عمودی، افقی و دورانی در پایه اش در نظر گرفته شده است، که اثرات انعطاف پذیری خاک در برابر یک فونداسیون سفت و محکم را، همانطور که در شکل 2-1B ارائه شده، نشان می دهد. سختی جهش عمودی در جهت Z به صورت KZ، سختی جهش افقی در جهت X به صورت KX، و جهش دورانی به صورت kyy در نظر گرفته شده است ، چرخش در صفحه X-Z (حول محور Y-Y)را نشان می دهد. اگر نیروی، F، به جرم در جهت X استفاده شود، انحرافات ساختار ، به عنوان سیستم پایه ثابت می باشند، اما جهش افقی انحرافات برش پایه (F) توسط uf ، و گشتاور پایه (h � F) جهش دورانی انحرافات توسط θرا نشان می دهد. بر این اساس، انحراف کل با توجه به زمینه آزاد در بالای ساختار، ∆ ̂، می باشد:

اگر معادله 2-4 با معادله 2-3 جایگزین شود، این عبارت برای دوره پایه انعطاف پذیر ، T ̂، به دست آمده است، به عنوان:

ترکیب عبارات ها در معادله 2-5 و معادله 2-2 منتج می شود:

معادله 2-6 برای بیان طول دوره کلاسیک ساده شده (ولتسوس و میک ، 1974):

معادله 2-7 می تواند در سازه های با چند درجه آزادی با در نظر گرفتن ارتفاع، h، به عنوان ارتفاع مرکز جرم برای حالت اول شکل استفاده شود. این معمولا به عنوان ارتفاع معین موثر می باشد، که در حدود دو سوم از ارتفاع کلی ساختار اشاره می کند، و 0.7 برابر ارتفاع در ASCE/SEI 7-10 (ASCE, 2010) را در نظر می گیرد. در چنین مواردی، طول دوره تنها در مورد دوره حالت اول بکار می رود.
در کار قبلی انجام شده توسط ولتسوس و نایر (1975) و بیلاک (1975)، نشان داده شده است که پارامترهای بدون بعد طول دوره کنترل عبارتند از:

که در آن h ارتفاع ساختار (یا ارتفاع مرکز جرم از اولین حالت شکل) است، B و L به نیم عرض و نیم طول فونداسیون اشاره دارد، m جرم (یا جرم معین موثر)، ρ_s چگالی توده خاک است، و v نسبت پواسون خاک است. کار قبلی برای فونداسیون های دایره ای بکار رفته بود، و تا به اینجا برای اشکال مستطیل شکل با در نظر گرفتن نسبت B / L اقتباس شده بود.
تا حدی که مقادیر h/T سختی روبنا، اصطلاح h/(VsT) در معادله 2-8 نشان دهنده نسبت سفتی ساختار به خاک می باشد. اصطلاح h/T دارای واحدهای سرعت است، و برای سیستم های ساکن نیروی جانبی مقاومت، مانند دیوار برشی، بزرگتر است و برای سیستم های انعطاف پذیر، مانند چارچوب های گشتاور، کوچکتر است. سرعت موج برشی، Vs ، نزدیک به مدول های برشی خاک مرتبط ، G، محاسبه شده به عنوان:

برای سازه های ساختی معمولی در خاک و سایت های سنگی، اب و هوای، h/(VsT) برای سازه های چارچوب گشتاوری کمتر از 0.1 است، و برای دیوار برشی و سازه های چارچوب حدوداً بین 0.1 و 0.5 می باشد (استوارت و همکاران، b 1999). طول دوره به طور قابل توجهی با نسبت سفتی ساختار به خاک افزایش می یابد که مهم ترین پارامتر کنترل اثرات SSI اینرسی می باشد.
نسبت ساختار - ارتفاع به فونداسیون - عرض ، h / B ، و نسبت فونداسیون عرض به طول، B / L ، در معادله 2-8 نسبت ابعاد توصیف هندسی از سیستم ساختار خاک می باشد. نسبت جرم ، m/ρ_s4BLh ، نسبت جرم سازه به جرم خاک در حجم گسترش یافته تا عمق برابر به ارتفاع ساختمان ، h ، زیر فونداسیون می باشد. در معادله 2-7 ، این مشاهده می شود که طول دوره هیچ وابستگی اساسی به جرم ندارد. اصطلاح نسبت جرم معرفی شده است به طوری که طول دوره می تواند به آسانی خصوصیات قابل تشخیص از جمله ساختار دوره اولین حالت، T، و سرعت موج برشی خاک، Vs ، به جای سختی ساختاری ، k و مدول های برشی خاک، G باشد. اثر نسبت جرم نسبتاً کم است، و آن معمولا به عنوان 0.15 در نظر گرفته شده است( ولتسوس و میک ، 1974). نسبت پواسون خاک ، V، ویژگی های سفتی و نوسانات فونداسیون تحت تاثیر قرار می دهد.
با استفاده از مدل هایی برای سفتی فونداسیون های مستطیل شکل ( از نیمه عرض ، B ، نیم طول، L و L ≥ B ) ساکن در نیم فضای ایزوتروپیک همگن با سرعت موج برشی ، Vs، نسبت طول دوره را می توان با نتایج نشان داده شده در شکل A 2 -2 محاسبه کرد، که برای موارد خاص محل های مربعی شکل ( L = B ) رسم نمود.

همه عوامل دیگر مساوی هستند، طول دوره با نسبت ارتفاع ساختار به عرض فونداسیون، h/B ، به دلیل افزایش گشتاور واژگون و چرخش فونداسیون، θ ، افزایش می یابد. این به معنی این است که اثرات اینرسی SSI در ساختمان های بلند به طور قابل توجهی بیشتر است، اما مورد این نمی باشد. ساختمان های بلند معمولا نسبت h/(VsT) کم دارند که برای کنترل اثرات اینرسیایی SSI مهم تر می باشد. از این رو طول دوره در ساختمان های بلند وحدت نزدیکی (به عنوان مثال، طول دوره کم و یا بدون طول دوره) می باشد. برای یک نسبت ثابت از h/B ، طول دوره برای کاهش میزان متوسطی با نسبت فونداسیون عرض به طول، B/L ، به دلیل افزایش اندازه فونداسیون ( و در نتیجه سفتی ) طبیعی به جهت بارگذاری مشاهده شده است.
علاوه بر طول دوره، رفتار سیستم متأثر با نوسانات مرتبط با اندرکنش فونداسیون خاک، به نوسانات فونداسیون، β_f اشاره دارد. این نوسانات از دو بخش تشکیل شده است: (1) سهمی از پسماند خاک (نوسانات هیسترتیک)؛ و (2) انرژی تابشی دورتر، در قالب امواج فشار، از فونداسیون (نوسانات تابش). نوسانات فونداسیون یک کمک مستقیم به سیستم پایه انعطاف پذیر با نوسانات کم، β_0 می باشد :

که در آن β_i نوسانات سازه در روبنا با فرض یک پایه ثابت است، که به طور کلی به عنوان 5 ٪ برای سیستم های معمولی ساختمانی در نظر گرفته می شود. تخمین های بیشتر تصفیه شده از β_f ممکن است بر اساس نوع و پیکربندی سیستم سازه ای، به عنوان PEER/ATC-72-1 ، مدلسازی و معیارهای پذیرش برای طراحی لرزه ای و تجزیه و تحلیل ساختمان های بلند ( ATC، 2010 ) توصیف شده باشد. مشاهدات مطالعات موردی ( استوارت و همکاران، b 1999) نشان داده است که طیف β_f از حدود 0 ٪ تا 25٪ می باشد. توان ، n ، در طول مدت دوره در معادله 2-10 به عنوان 3 برای تعدیل ساختاری خطی چسبناک در نظر گرفته شده، و 2 تای دیگر (به عنوان مثال ، برای نوسانات هیسترتیک ) ( گیونز ، 2013) .
مدل های تحلیلی برای نوسانات فونداسیون توسط ولتسوس و نایر (1975) ، بیلاک (1975 و 1976 ) ، روئست (1980) ، ولف (1985) ، اویلیز و پرز - روچا (1996) ، ماراواس و همکاران (2007) ، و گیونز ( 2013) ، در میان دیگران نشان داده شده است. راه حل های کلاسیک از ولتسوس و نایر برای کثرت وابستگی از لحاظ نوسانات فونداسیون می باشد. این فرض می شود که نوسانات ساختاری صرفا چسبناک، و برای یک فونداسیون ساکن دایره ای در نیم فضا بکار می رود. این معادله برای β_f توسط ولتسوس و دیگران ارزش پیچیده ای (به عنوان مثال، متشکل از ارزش واقعی به علاوه خیالی) ایجاد می کند، که تفسیر معنی فیزیکی اش را پیچیده می کند. کار بیلاک در شرایط مشابه بکار گرفته شده با این تفاوت که این فونداسیون فرض بر این است که یک سیلندر نفوذ نیم فضا به عمق جایگزینی ، D، و عبارات منتج حقیقی می باشند. مقدار توان n در معادله 2-10 به عنوان 3 برای راه حل ولتسوس و بیلاک در نظر گرفته شده زیرا نوسانات سازه به طور چسبناک در نظر گرفته شده است.
روش ارائه شده توسط ولف (1985) فرکانس وابسته به شرایط سختی فونداسیون را نادیده گرفته، و نوسانات تابش فونداسیون به صورت خطی چسبناک فرض شده (به عنوان مثال، ضریب اصطکاک ثابت برای جابجایی و چرخش ، cx و cyy )، و برای یک فونداسیون ثابت در نیم فضا بکار برده می شود. با توجه به وابستگی فرکانس، شکل بیان شده نوسانات ولف (شبیه به روئست ، 1980) می تواند دوباره نوشته شود به عنوان :

که β_s نوسانات هیسترتیک خاک ، β_x و β_yy نسبت نوسانات مربوط به نوسانات تابش از حالت انتقال و چرخشی (شرح بیشتر در بخش 2.2)، و Tx و Tyy دوره لرزش ساختگی، محاسبه شده که تنها منبع ارتعاش انتقال و یا چرخش فونداسیون، به شرح زیر است:

توان های ns ، nx ، و nyy در فرم خاصی از نوسانات در ارتباط با اجزاء مربوطه از نوسانات فونداسیون، و تمام شرایط دیگر همان طور که قبلا تعریف شده، بستگی دارد. با این حال، چون هیچ یک از این شرایط به صورت خطی چسبناک در نظر گرفته خواهند شد، توصیه می شود این توان ها به عنوان 2 در نظر گرفته شوند (گیونز ، 2013). توجه داشته باشید که در حالت n = ns ، شرایط طول دوره در مقابل اصطلاح β_i در معادله 2-10 و اصطلاح β_s در معادله 2-11a عامل وزنی است که با هم به وحدت خلاصه می شوند. بر این اساس، معادله 2-11a را می توان به عنوان یک " قانون مخلوط " برای نوسانات در حالت ها و منابع ارتعاش مختلف مشاهده شده است. از آنجا که نتایج ولف غفلت از وابستگی فراوانی را از نظر سفتی فونداسیون نادیده گرفته، معادله 2-11a می تواند نتایج دقیق تری را فراهم نماید اگر این اثرات در محاسبه طول دوره گنجانده شود.
نوسانات هیسترتیک خاک ، β_s ، وابسته به فشار است ، و می تواند به طور معمول با اطلاعات موجود در ادبیات ارزیابی شود. مدل های کلاسیک توسط کرامر خلاصه شده اند (1996) . بیشتر مدل های تجربی معاصر توسط داریندلی (2001) و منگ (2003) برای فشار بیش از حد و تنش برشی به شیوه ای سازگار در سراسر انواع مختلف خاک به حساب آمده اند.
راه حل ولف برای نوسانات فونداسیون در معادله 2-11a ، همراه با راه حل کلاسیک ولتسوس، بیلاک ، و روئست ، کمک هایی از شرایط مربوط به محصول از دو نسبت نوسانی را نادیده می گیرد. مارواس و همکاران (2007) راه حل های دقیقی ارائه دادند که آنها، این عبارات را شامل می شدند. مانند ولف، مارواس و همکاران (2007) نوسانات هیسترتیک را بکار بردند بنابراین توان n = 2 شد، و اگر شرایط مربوط به محصول از دو نسبت نوسانی حذف شوند، معادله 2-11a بهبود می یابد .
این مورد برای مدت طولانی در شکل 2-2a نشان داده شده بود، شکل 2-2b نشان می دهد که نوسانات فونداسیون β_f ، به شدت با نسبت ساختار خاک - سفتی، h/(VsT) افزایش می یابد. در شکل 2-2b ، تمام توان ها به عنوان 2 در نظر گرفته شده است. کاهش نوسانات β_f با افزایش مقادیر در h/B ، نشان می دهد که حرکات جانبی فونداسیون (که در نسبت های پایین h/B غالب است) انرژی را در خاک بهتر از تکان فونداسیون (که در نسبت های بالای h/B غالب است ) هدر می دهد. شرایط تابش نوسانات (β_x و β_yy ) به میزان قابل توجهی کاهش می یابد هنگامی که با یک لایه سنگ بستر سفت در اعماق متوسط یا کم عمق مواجه شوند، در بخش 2.2.2 بیشتر شرح داده خواهد شد.
روش های تجزیه و تحلیل برای T ̂ / T و β_f شبیه به روش هایی است که در بالا توضیح داده شده اند نسبت به مشاهداتی از سازه های لرزه ای استفاده شده توسط زمین لرزه تایید شده است ( استوارت و همکاران a 1999 ، ،b 1999) این مطالعات نشان می دهند که تنها پارامتر مهم کنترل به طور قابل توجه اندرکنش اینرسی در h/(VsT) است ، و اثرات SSI اینرسی هستند که به طور کلی برای h/(VsT) < 0.1 قابل اغماض می باشد، که در سازه های انعطاف پذیر (به عنوان مثال، چارچوب گشتاور سازه ها) در خاک و یا سنگ مسطح واقع شده ، اتفاق می افتد.
در مقابل، اثرات SSI اینرسی به طور قابل توجهی به سازه های سفت، مانند دیوار برشی و یا ساختمان های با چارچوب آماده ، واقع در خاک نرم تر تمایل دارند.
اثر اینرسی SSI در برش پایه یک ساختمان در شکل 2-3 نشان داده شده است. از آنجا که برش پایه برای واکنش الاستیک است معمولا بر اساس شتاب شبه طیفی در اولین حالت محاسبه شده، این رقم تغییر در شتاب در مقابل دوره شبه طیفی در هر دو مقیاس خطی و ورودی را نشان می دهد. شتاب شبه طیفی برای یک ساختار پایه انعطاف پذیر، s ̂_a ، با وارد کردن طیف رسم شده برای نسبت نوسانات موثر ،β_0، در مدت مشابه طولانی، T ̂ به دست آمده است.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

DETERMINATION OF SOIL-STRUCTURE INTERACTION EFFECTS FOR A MODEL TEST STRUCTURE USING PARAMETRIC SYSTEM IDENTIFICATION PROCEDURES

Abstract
Earthquake recordings from a model test structure located at Garner Valley California are used to evaluate inertial soil-structure interaction (SSI) effects. The test structure consists of steel columns and bracings 4.06 m in height supporting a 4m x 4m x 0.4m reinforced concrete roof slab. The structure rests on a 4m x 4m x 0.5m reinforced concrete foundation with no embedment. Surficial soil conditions consist of organic soil overlying silty sand alluvium with an average shear wave velocity in the upper 15 m of 200m/s. Seismic monitoring is performed with uni-axial (horizontal) accelerometers on the roof and foundation as well as vertical sensors at the corners of the foundation. Parametric system identification procedures are implemented to evaluate fundamental-mode vibration frequencies for a fixed- and flexible-base condition, from which SSI effects can be inferred. Data is available for the structure with and without bracing from two earthquakes. The lengthening of the fixed-base period due to SSI is a period lengthening of 12% and 74% for the braced and unbraced structure, respectively. The corresponding foundation damping levels for these two cases are about 1% and 5%. The different levels of period lengthening and foundation damping for the two structural configurations reflect the strong increase of inertial SSI effects with the ratio of structure-to-soil stiffness, which is naturally greater for the fixed- base configuration. The observed levels of SSI are reasonably well predicted by available theoretical models.

تعیین اثرات اندرکنش خاک و سازه برای ساختار آزمون مدل با استفاده از روش شناسایی سیستم پارامتریک
چکیده :
ثبت زلزله از یک ساختار آزمون مدل واقع در دره گارنر کالیفرنیا برای ارزیابی داخلی اثرات اندرکنش خاک- سازه (SSI) استفاده می شود. ساختار آزمون متشکل از ستون های فولادی و بادبند 4.06 متر در ارتفاع از بتن دال سقف مسلح 4m× 4m×0.4m حمایت می کند. این سازه 4m× 4m×0.5m بر فونداسیون های بتنی مسلح با هیچ جایگزینی استوار نمی باشد. شرایط سطحی خاک شامل خاک پوشاننده آبرفت شن و ماسه بافتی با سرعت موج برشی متوسط بالاتر از 15 متر تا 200m/s می باشد. نظارت لرزه ای با شتاب سنج ( افقی) تک محوره بر روی سقف و فونداسیون و همچنین سنسورهای عمودی در گوشه فونداسیون انجام شده است. روش شناسایی سیستم پارامتری برای ارزیابی فرکانس های ارتعاش اساس- حالت برای شرایط پایه انعطاف پذیر و ثابت اجرا شده، که اثرات SSI را می توان استنتاج نمود. اطلاعات موجود برای ساختار با و بدون استحکام از دو زمین لرزه است. طولانی شدن دوره پایه ثابت به دلیل SSI ، به ترتیب طول دوره 12 ٪ و 74٪ برای ساختار محکم و تضعیف شده، می باشد. سطوح فونداسیون نوسانات برای این دو مورد در حدود 1 ٪ و 5٪ متناظر می باشد. سطوح مختلف طول دوره و نوسانات فونداسیون برای دو شکل ساختاری منعکس کننده افزایش قوی اثرات SSI حرکتی با نسبت سفتی سازه به خاک می باشد که به طور طبیعی برای پیکربندی پایه ثابت، بیشتر است. سطوح مشاهده از SSI به خوبی با مدل های نظری موجود پیش بینی شده اند.
مقدمه
اثرات هر دو اندرکنش خاک- سازه داخلی و حرکتی ( SSI) می تواند به واکنش یک ساختار ایستا در یک محیط سازگار زمین شناسی کمک می کند. اندرکنش حرکتی اساسا مقدار و دامنه حرکت فرکانس فونداسیون را نسبت به حرکات زمینه آزاد تحت تاثیر قرار می دهد (به عنوان مثال ، ولتسوس و پراساد ، 1989). اندرکنش ساکن اساسا به چرخش و جابجایی فونداسیون، و همچنین اتلاف انرژی مربوط می شود، و هنگامی رخ می دهد که برش و گشتاور پایه برای فونداسیون های سازه ارتعاشی استفاده شود. در برخی موارد، این چرخش و جابه جایی فونداسیون می تواند نشان دهنده بخش قابل توجهی از انعطاف پذیری کل سیستم سازه- فونداسیون خاک باشد. به طور مشابه، تابش و نوسانات هیسترتیک مرتبط با فعالیت فونداسیون به عنوان یک منبع موج به محیط زمین شناسی اطراف آن می تواند به طور قابل توجهی به سیستم کلی نوسانات کمک کند. این اثر متقابل اینرسی می تواند به طور مختصر با تاثیر خود بر روی فرکانس های ارتعاش معین و نسبت نوسانات بیان شود. این پارامترها به عنوان "پایه انعطاف پذیر" برای یک ساختار در یک پایگاه سازگار و به نام "پایه ثابت" برای حالت ساختگی از یک ساختار ایستا بر روی یک پایه سفت و سخت نامیده می شوند.
مدل های نظری برای سال های بسیاری در پیش بینی اثرات اینرسی SSI در دوره و نسبت نوسانات یک درجه آزادی نوسان ساز وجود داشته است (به عنوان مثال، بیلاک ، 1975؛ ولتسوس و نایر ، 1975). مطالعات قبلی به اعتبار این مطالعات با استفاده از داده های شتابنگاری از ساختار آماده (به عنوان مثال، استوارت و همکاران، a,b 1999) و داده های مجبور به ارتعاش (به عنوان مثال ، لوکو و باروس ، 2004) تلاش کرده اند. ما این کار را با اثرات SSI بررسی شده در دوره پایه اساسی و نسبت نوسانات یک ساختار آزمون مدل خوب توسعه داده ایم. این کار قبلی در جهات مختلف گسترش یافته است: (1) تصویب سنسور و کیفیت سیستم اکتساب داده ها ارزیابی دقیق تر اثرات SSI را بیشتر از امکان پذیری قبلی اجازه می دهد. (2) ساختار آزمون پیکر بندی مجدد شده است به طوری که اثرات SSI برای سطوح مختلف سختی ساختاری، اما شرایط فونداسیون و خاک ثابت، می تواند مورد بررسی قرار گیرد (3) اثرات SSI می توانند برای سه منابع ارتعاش از جمله محیط،تکان دهنده نصب شده ، و زلزله مورد بررسی قرار گیرند.
ساختار آزمون در سال 2004 ساخته شده و در دره گارنر کالیفرنیا واقع شده است. این توسط سایت NEES در UCSB عمل و اداره شده است (نیگبور و همکاران، 2004 ؛ استیدل و همکاران ، 2004؛ http://nees.ucsb.edu ) .
این مقاله با نگاهی کلی از محل و ساختار آغاز می شود. روش های شناسایی این سیستم برای ارزیابی پارامترهای معین برای شرایط مختلف ثبات پایه استفاده شده و سپس همراه با این نتایج ارائه شده اند. این نتایج سپس به منظور بررسی اثرات SSI تفسیر شده اند، که با پیش بینی یک مدل نظری پیش بینی شده اند.
شرح موقعیت و ساختار : ساختار آزمون در یک حوضه رسوبی تعیین محل شده که به عنوان بخشی از آرایش افتراقی دره گارنر (GVDA ) استفاده شده است. دره گارنر کالیفرنیا، در یک منطقه لرزه خیزی بالا است. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده، شرایط خاک شامل مواد آلی در شن و ماسه بافتی بالا به عمق 18 متر گسترش یافته، که پس از انتقال به تجزیه گرانیت تشکیل شده است. سنگ بستر بلوری نسبتا دست نخورده در عمق 88 متر ایجاد می شود. بستر آب های زیر زمین در فصول بارانی و قطرات حدود 3 متر در فصول خشک است. آزمون ژئوفیزیک ( ثبت تعلیق و SASW ) برای اندازه گیری سرعت موج P- و S- انجام شده است. تجزیه و تحلیل SASW سرعت موج برشی نزدیک به سطح Vs = 207 m/s ، نشان می دهد. ساختار آزمون به طور خاص به منظور تسهیل آزمایش های SSI ساخته شده بود و از این رو است که به عنوان اندرکنش خاک- فونداسیون- سازه ( SFSI ) ساختار آزمون اشاره شده است. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، این ساختار متشکل از قاب فولادی ساده حمایت از دال سقف 40 سانتی متر ضخامت می باشد. این فونداسیون متشکل از یک دال بتن مسلح غیر تعبیه 50 سانتی متر ضخامت می باشد. ارتفاع این سازه از پایه فونداسیون تا بالای دال سقف 4.56 متر است. ابعاد طرح فونداسیون و دال سقف 4m x 4m می باشد. پیکر بندی مجدد بادبند برای تغییر ویژگی های ارتعاش آن می تواند در درون سازه قرار داده شود.

ساختار آزمون SFSI با شتاب سنج سه محوری و تک محوره و سنسورهای فشار، استفاده شده است. این ساختار در داخل GVDA گسترده تر تعین محل شده اند، که متشکل از شتاب سنج سه محور آزاد در سراسر دره گارنر واقع شده است.آرایش سوراخ در حال حاضر در نزدیکی سازه است. سیگنال های سنسور دیجیتالی با وضوح 24 بیت و نرخ نمونه از 200 نمونه در ثانیه ثبت شده است. چند زمین لرزه با بزرگی بیشتر و یا کمتر از 5 ثبت شده است. در این مقاله ما دو زمین لرزه با ML=3.5 و Mw=4.9 را در نظر می گیریم. متاسفانه، داده های زمینه آزاد برای این رویدادها موجود نیستند. پایه سازه شتاب اوج برای این دو رویداد به ترتیب g 0.008 و g 0.05 بود. Ml = 3.5 رویداد برای شناسایی سیستم بدون استحکام استفاده شده و ML = 4.9 رویداد برای شناسایی سیستم با استحکام استفاده می شود.

شناسایی سیستم
ثبت حرکت زمین و آزمایش های ارتعاش اجباری ممکن است در روش های شناسایی سیستم به منظور برآورد پارامترهای لرزش معین از سیستم خاک - سازه استفاده شود. شناسایی سیستم فرآیندی است که خواص یک سیستم ناشناخته بر اساس ورودی های اندازه گیری شده به سیستم و خروجی از سیستم می باشد. هنگامی که جفت های ورودی و خروجی های مختلف مورد استفاده قرار گیرد، سیستم خود را تغییر می دهد. با اشاره به شکل 3، ثبت پایه سازه را می توان به عنوان مجموعه ای از حرکت زمین زمینه آزاد (ug) و حرکت زمینه آزاد / فونداسیون نسبی (uf) مشاهده نمود. این حرکت در پشت بام سازه به عنوان یک نتیجه از چرخش پایه ( QH ) و تغییر شکل از سازه خود (u) تغییر یافته است. از این رو، اگر Ug به عنوان حرکت ورودی و سقف گرفته شده است به عنوان خروجی گرفته شده، سیستم مداخله سهمی از حرکت انتقالی های پایه، چرخش پایه، و تغییر شکل سازه و به عنوان وضعیت پایه های انعطاف پذیر نامیده می شود. به طور مشابه، اگر مجموع حرکت انتقالی پایه و qH به عنوان ورودی و حرکت انتقالی سقف به عنوان خروجی در نظر گرفته شود، سیستم مداخله ساختاری تنها، و خواص شناخته شده به عنوان پایه ثابت نامیده می شوند. این مورد شبه انعطاف پذیر یک مورد مداخله است که حرکت انتقالی پایه را نادیده می گیرد، همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است. مشتقات رسمی از جفت ورودی و خروجی بالا توسط استوارت و فنوس (1998) ارائه شده است.

اندازه گیری عمومی اثرات SSI می تواند با مقایسه پارامترهای پایه ثابت و انعطاف پذیر به دست آمده باشد. یکی از اثرات مهم اندرکنش خاک- سازه افزایش دوره سیستم با توجه به مورد پایه ثابت می باشد. این پدیده دوره طولانی نامیده می شود. یکی دیگر از اثرات مهم SSI معرفی نوسانات فونداسیون است، که شامل سهم نوسانات تابش و نوسانات مواد هیسترتیک می باشد. این توسط یک عامل نوسانات فونداسیون ( BF ) بیان شده است که به شرح زیر اظهار شده است ( بایلاک ، 1975؛ ولتوس و نایر ، 1975 ):

که در آن _ b = نوسانات پایه انعطاف پذیر ، b = نوسانات پایه ثابت ، _ T = دوره های پایه انعطاف پذیر و T = دوره پایه ثابت.
ما از یک روش شناسایی سیستم پارامتریک توصیف شده با جزئیات توسط استوارت و فنوس ( 1998) برای بررسی فرکانس های حالت فونداسیون و نسبت های نوسانات استفاده کرده ایم. در این روش، این سیستم در نظر گرفته شده است که شامل یک سازه با چند درجه آزادی با حجم فشرده شده می باشد. روش ورودی به خروجی نقشه ها از طریق یک سطح تابع انتقال در حوزه لاپلاس (روش پارامتریک) تعریف شده است. این سطح به عنوان یک تابع از هر دو فرکانس و نوسانات تعریف شده است. هماهنگی با این سطح ارزیابی شده، به طوری که برای خطای تجمعی به حداقل رسیده بین خروجی مدل و خروجی ثبت شده است. حداکثر این سطح، فرکانس های معین و نسبت های نوسانات را تعریف می کند.
شناسایی سیستم پارامتری به دو پارامتر مشخص شده توسط کاربر ؛ تاخیر زمانی بین ورودی و خروجی سیگنال ها و تعداد حالت های مورد نیاز برای گرفتن واکنش از سیستم نیاز دارد. این در شکل 4 برای یک جفت ورودی خروجی خاص (سازه بدون استحکام، جفت های ورودی و خروجی شبه انعطاف پذیر) نشان داده شده است. حداقل خطا در یک تاخیر زمان 2 رخ می دهد. این خطا برای تعدادی از حالت های اساسی برای تعدادی از حالت های کوچکتر از 4 تغییر معنی داری نداشت.

با استفاده از فاصله زمانی فوق و تعداد حالت، سطح تابع انتقال شناسایی شده است همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است. محل هایی از نقاط بالا ("قطب") و نقاط پایین ("صفر") به دست آمده است که فرکانس های معین و نسبت نوسانات را تعریف کرده است. شکل 6 یک تکه از توابع انتقال پارامتریک بر روی محور فرکانس را به عنوان یک تابع انتقال تعریف شده از طیف توان هموار شده تابع چگالی از ورودی و خروجی مقایسه نموده (پاندیت، 1991، استوارت و فنوس، 1998). توجه داشته باشید که فرکانس های بزرگ به طور منطقی تطبیق شده اند. این دامنه نباید به عنوان تابع انتقال وابسته به روش هموار کردن (استوارت و همکاران، 1999)، استفاده شود. همانطور که در شکل 7 نشان داده شده، بررسی دیگری شامل مقایسه سری زمان خروجی از مدل پارامتری برای داده ها، که یک بازی منطقی را نشان می دهد.

نتیجه این تجزیه و تحلیل این است که فرکانس شبه انعطاف پذیر اولین حالت و نسبت نوسانات به عنوان 6.25 هرتز و 1.1٪ برآورد شده است. تکرار این تجزیه و تحلیل برای جفت پایه ثابت ورودی و خروجی و برای ساختار آماده بازده نتایج در جدول 1 ارائه شده است. کاهش فرکانس و افزایش میرایی از شبه پارامتر انعطاف پذیر و باز نسبت به پارامتر ثابت، پایه نشان می دهد اثر SSI داخلی برای این ساختار.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

A MACRO-ELEMENT FOR DYNAMIC SOIL-STRUCTURE INTERACTION ANALYSES OF SHALLOW FOUNDATIONS

Abstract
The scope of the paper is to present some aspects of the development of a "macro-element" for dynamic soil-structure interaction analyses of shallow foundations. Initially the concept of "macro-element" is introduced and is illustrated with the aid of a very simple example originating from structural engineering. Then the link is made with the modeling of the dynamic response of shallow foundations and the objectives and structure of such a tool are described with reference to the specific configuration of a circular footing resting on the surface of a heterogeneous purely cohesive soil. The principal features of the "macro-element" are then presented; the soil-structure interaction domain is reduced to a point that coincides with the center of the footing and all the (material and geometric) non-linearities are lumped at this point. A discussion on the most appropriate way to treat these non-linearities is undertaken based on experience gained with earlier works. It is suggested that the non-linearities be incorporated in the model within a unified formalism making use of the theory of multi-mechanism plasticity. Initial results concerning the definition of the ultimate surface for such a plasticity model, corresponding to the seismic bearing capacity of the foundation, are finally presented.

Keywords: Soil-structure interaction, macro-element, shallow foundations, performance-based design.

یک عنصر کلان برای تجزیه و تحلیل اندرکنش خاک- سازه از فونداسیون کم عمق
چکیده
دامنه این مقاله به ارائه برخی از جنبه های توسعه یک " عنصر کلان " برای تجزیه و تحلیل اندرکنش خاک- سازه از فونداسیون کم عمق است. در ابتدا مفهوم " عنصر کلان" معرفی شده است و با کمک یک مثال بسیار ساده نشات گرفته از مهندسی سازه نشان داده شده است . سپس این پیوند با مدل سازی از واکنش دینامیکی فونداسیون کم عمق و مواد و ساختار چنین ابزاری با اشاره به پیکربندی خاص از موقعیت دایره ای ایستا بر روی سطح خاک کاملا منسجم ناهمگن شرح داده شده ساخته شده است. ویژگی های اصلی این " عنصر کلان " سپس ارائه شده است: دامنه تعامل خاک- ساختار در نقطه ای که با مرکز موقعیت همزمان و همه ( مواد و هندسه ) غیر خطی در این نقطه فشرده کاهش می یابد. بحث و گفتگو در مناسب ترین راه برای درمان این هندسه غیر خطی بر اساس تجربه به دست آمده با کارهای قبلی انجام شده است. این گفته می شود که هندسه غیر خطی در مدل در استفاده از ساخت گرائی یکپارچه از تئوری انعطاف پذیر چند مکانیسم گنجانیده شده است. نتایج اولیه در مورد تعریف سطح نهایی برای این قبیل مدل انعطاف پذیر، مربوط به ظرفیت باربری لرزه ای پایه و اساس، در نهایت معرفی شده اند.
کلید واژه: اندرکنش خاک- ساختار، عنصر کلان ، فونداسیون کم عمق ، طراحی مبتنی بر عملکرد .
مقدمه
مفهوم " عنصر کلان "
در آثار قبلی کریمر و همکاران (2001 ، 2002) از مفهوم " عنصر کلان " به عنوان یک ابزار مناسب برای پیش بینی سریع اما کوتاه و دقیق واکنش از فونداسیون کم عمق در طول زمان تاریخچه تجزیه و تحلیل از سازه های ساخته شده استفاده نمودند. تمام مسئله در واقع با این واقعیت باعث شد، که هر چند در طول سال های اخیر از لحاظ ظرفیت محاسباتی و بازده در دسترس به جامعه مهندسی پیشرفت فوق العاده ای کرده است، اندرکنش خاک- ساختار (از این پس SSI) تجزیه و تحلیل شده هنوز هم بسیار وقت گیر باقی می ماند. در میان دلایل دیگر، این نیز با توجه به این واقعیت است که، در اصل، مدل های غیر خطی SSI باید در مقیاس مواد تشکیل دهنده فونداسیون و خاک، که قوانین ساختاری مناسب و معیارهای قدرت مورد نیاز است، اجرا می شود. این مدل ها شرح مفصلی از واکنش دینامیکی خاک ، فونداسیون و روبنا ، ارائه می دهد اما آنها اندازه مشکل تعیین شده را به طور قابل توجهی افزایش می دهند.
مفهوم " عنصر کلان " یک روش جایگزین ساده است که باعث کاهش اندازه مشکل به طور قابل توجهی می شود در حالی که حفظ ویژگی های اساسی از واکنش دینامیکی سیستم ارائه می دهد . مفهوم عنصر کلان می تواند با معرفی زیر مقیاس های توصیف سیستم خاک، فونداسیون ، روبنای مورد بررسی درک شود :
1 .مقیاس محلی، که مقیاسی از مواد تشکیل دهنده خاک ، فونداسیون و روبنا می شود. عناصر در این مقیاس بر اساس قوانین اساسی متعارف برای خاک ، بتن و غیره شرح داده شده است.
2 .مقیاس جهانی، که مقیاس سیستم در تمامیت آن است.
3 . مقیاس مزو ، که می تواند به عنوان یک مقیاس متوسط بین محلی و در مقیاس جهانی دیده شود. برای مثال، این مقیاسی از برخی از عناصر ساختاری ، بخش هایی از روبنا ، مانند طراحی تیر ها ، ستون ها، موقعیت ها و غیره است.
در این زمینه، مفهوم " عنصر کلان " می تواند به عنوان یک تغییر در مقیاس در مدل جهانی مشاهده شود ، که در آن یکی از مقیاس های محلی از مواد تشکیل دهنده از یک بخش خاص از مدل جهانی عبور می کند ، می گویند که یک عنصر ساختاری خاص ، به مقیاس مزو این عنصر ساختاری در تمامیت آن مشاهده شده است. در چنین تغییری در مقیاس ، چه اینکه در اصل توسط تعداد زیادی از عناصر در مقیاس محلی توضیح داده شد ، در حال حاضر به منزله یک " عنصر کلان " در مقیاس مزو می باشد، در نتیجه کاهش اندازه مدل های جهانی به طور قابل توجهی می تواند پس از آن در یک راه بسیار ارزان و کارآمد تر درمان می شود.
" عنصر کلان " ، صرفا به عنوان یک بخشی از مدل جهانی مشاهده شده است، و باید با " قانون اساسی " سازگار با بقیه عناصر مدل جهانی توصیف شود. این " قانون اساسی " باید به گونه ای انتخاب شود تا اطمینان حاصل شود که واکنش سیستم، در مقیاس مزو (یعنی با عنصر کلان) به طور صحیح ویژگی های واکنش واقعی از مدل بازتولید را مورد بررسی قرار می دهد (به عنوان مثال در مقیاس محلی ) که در ایجاد عبور از مقیاس محلی به مقیاس مزو حفظ شود. این نکته ضروری است ، از آنجاییکه عبور از مقیاس محلی به مقیاس مزو تمام ویژگی های مقیاس محلی را محو می کند (به عنوان مثال تنش و جابجایی در هر نقطه ای در حوزه خاک در نزدیکی موقعیت و غیره ) اما برای کسانی که رفتار کلی مدل جهانی ضروری تلقی می شود.
ویژگی های این سیستم در مدل مقیاس مزو حفظ شده و معمولا با استفاده از تعدادی از متغیرهای عمومی "فشار" و متغیرهای کلی " کشش " مربوطه با توجه به نوع مشکل مورد بررسی تعریف شده اند.

یک مثال
برای نشان دادن این ایده ، یک مثال ساده از مهندسی سازه ارائه خواهد شد : آن مربوط به فولاد تیرآهن است همانطور که در شکل 1A موضوع لحظه خم شدن از عمل یک بار متمرکز در وسط دهانه می باشد. " مقیاس محلی" در اینجا به مواد تشکیل دهنده میله اشاره دارد ، یعنی فلزی، که فرض بر این است که از یک رابطه اساسی الاستیک ، کاملا پلاستیک شرح داده شده است. راه حل این مشکل در " مقیاس محلی " ایجاد یک منطقه از تغییر شکل پلاستیکی را در اطراف بخش مرکزی میله نشان می دهد. با افزایش بار ، منطقه تغییر شکل پلاستیکی گسترش می یابد، تا زمانی که کل بخش مرکزی قالب بندی شود. در رشته های داخلی و خارجی میله، منطقه تغییر شکل پلاستیکی دارای پهنای محدود b است. این میله نمی تواند هر گونه افزایش بار بیشتر را پشتیبانی کند؛ از آنجا است که حالتی از " فروپاشی پلاستیکی " پیش می آید.
عبور به " مقیاس مزو " با توجه به واسطه پیوسته منحنی " عمومی " همانطور که در شکل 1B نشان داده شده، همزمان با منبع محور خنثی از تیرآهن انجام می شود. این بار تا ارزش نهایی Pu افزایش می یابد. لحظه خم شدن در مرکز میله برابر با لحظه سقوط پلاستیکی Mu از بخش میله مرکزی و لولا های پلاستیکی است که در آن نقطه ایجاد شده است . یک مکانیسم فروپاشی پلاستیکی ایجاد شده و میله می تواند بدون افزایش بار بیشتر حمایت شود. واضح است که " لولا پلاستیکی " می تواند به عنوان عنصر کلان باشد، که در واقع نشان دهنده منطقه ای از تغییر شکل پلاستیکی در مقیاس محلی مشاهده شده است. در عبور به " مقیاس مزو " ، دانش در مورد رشته های دیگر از محور خنثی نادیده گرفته شده و نمی توان بازیابی کرد. علاوه بر این، همه موارد غیر خطی در یک نقطه واحد، یعنی لولا پلاستیکی فشرده می شود.

برای این سیستم، لحظه ای خم M متغیر فشار عمومی (اثر نیروی برشی نادیده گرفته شده) است، در حالی که متغیر کشش عمومی مربوطه آن انحنای میله χ است. شکل 2A نشان دهنده نمودار لحظه - انحنا در مقیاس محلی؛ و واکنش میله ای است خطی تا مقدار My که مربوط به شروع تغییر شکل پلاستیکی در میله می باشد، یعنی در رشته های داخلی و خارجی میله است. میله به یک مرحله از واکنش الاستو پلاستیک تا لحظه ای از دستیابی به مقدار نهایی Mu آن عبور می کند. شکل 2B واکنش سیستم در " مقیاس مزو "را نشان می دهد. همه بخش های غیر خطی به یک نقطه مربوط به پلاستیک کاملا الاستیکی واکنش از میله منقبض شده است. این واقعیت نشان دهنده معرفی لولا پلاستیکی به عنوان یک عنصر کلان است، که جایگزین کل منطقه تغییر شکل پلاستیکی در میله می باشد.

راه حل مشکل واکنش الاستو پلاستیکی از میله به این ترتیب با مقدمه ای از زنجیره خمیده منتشر و لولا پلاستیکی، به عنوان یک عنصر کلان ، به جای منطقه ای از تغییر شکل پلاستیکی در میله ساده شده است. با توجه به متغیرهای فشار و کشش کلی روابط سازنده الاستو پلاستیکی برای زنجیره خمیده عمومی می توان به شرح زیر نوشت:

مجموعه فوق از معادلات می تواند در امتداد یک مسیر در حال بارگذاری تجویز شده یکپارچه شود و همه از طریق زنجیره خمیده عمومی نماینده میله باشند و برای تعیین مقادیری مانند تغییر شکل عمودی یا چرخش میله اجازه می دهد . محاسبه این مقدار در مدل " مقیاس مزو " ظاهرا بسیار ساده تر و سریعتر از یک " عنصر کلان " (به عنوان مثال لولا پلاستیکی) ، معرفی شده از هر مدل " مقیاس محلی " که شامل هندسه این بخش ها خواهد بود و با مجموعه ای از معادلات الاستو پلاستیک سازنده برای فولاد تامین می شود، مورد بررسی قرار می گیرد.
" عنصر کلان " در ادبیات تحقیق
اگر چه ، مفهوم " عنصر کلان " ، همانطور که در بالا شرح داده شد، به طور گسترده در مهندسی سازه استفاده می شود ( با ساخت و ساز " واسطه های عمومی " برای تیرها، غشاء، صفحات، پوسته ها و غیره)، استفاده از آن در مهندسی ژئوتکنیک در حال حاضر تا حدودی محدود شده است . واژه " عنصر کلان " در ابتدا توسط نوا و مونتراسیو (1991) در مطالعه خود از شهرک سازی فونداسیون های کم عمق در شن و ماسه معرفی شد . آنها فونداسیون و خاک را به عنوان یک عنصر کلان برای آن بارگذاری کرده اند که توسط تعدادی از متغیرهای عمومی فشار و جابه جایی و چرخش موقعیت های مربوط به متغیرهای کشش عمومی ابراز شده در نظر گرفته می شوند. مجموعه ای از معادلات ساختاری " نوع انعطاف پذیر" افزایشی به پیوند متغیرهای فشار و کشش عمومی معرفی شدند. مدل اولیه نوا و مونتراسیو برای بارگذاری یکنواخت شبه استاتیک ارائه شده است. پدرتی (1998) این مدل را به طوری که در حال بارگذاری شبه استاتیک - تخلیه چرخه موثرتر گسترش داده است. به موازات آن، پائولسی (1997) یک ابزار عددی مبتنی بر مدل نوا و مونتراسیو که اجازه مطالعه واکنش از سازه های ساده موضوع را به سازه های پویا ( لرزه نگاری ) با بارگیری و در نظر گرفتن اتصال بین واکنش غیر خطی سیستم خاک - فونداسیون ، و واکنش از روبنا پیشنهاد کرده است . این عنصر کلان بیشتر توسط کریمر و همکاران (2001 ، 2002) با در نظر گرفتن تمام مواد و هندسه غیر خطی در سطح خاک- موقعیت (برای موارد بحث بعدی) ، اتصال بین آنها و اتصال شان با واکنش از روبنا گسترش یافته بود. عنصر کلان کریمر و همکاران (2001 ، 2002) برای موقعیت های باریک توسعه داده شده بود. برنامه های کاربردی مشابه از مفهوم " عنصر کلان " برای فونداسیون سکوهای دریایی در معرض چرخه های شبه استاتیک بارگیری، به عنوان مدل های هولسبی و کسیدی (2002) توسعه یافته بود. نوا و دی پریسکو (2003) برنامه های کاربردی بیشتری از عنصر کلان را در مشکلات تاثیر سنگ بر زمین، مشکلات تعامل خاک- خط لوله و غیره ارائه داده بود. به موازات آن، میور وود و کالاسین(2004) یک مدل عنصر کلان برای واکنش پویا از نیروی جاذبه دیوار ارائه دادند.
ارائه "عناصر کلان" برای پایه فونداسیون کم عمق
تنظیمات مورد بررسی
عنصر کلان شرح داده شده در این مطالعه اشاره به تنظیمات عمومی ارائه شده در شکل 3 دارد. این پیکربندی شامل یک روبنای بسیار ساده از حجم m می باشد، که در یک نقطه فشرده می شود. این فونداسیون از روبنا در موقعیت دایره ای کاملا سفت و سخت به قطر D و حجم 0M است، که ایستا بر روی سطح خاک تشکیل شده است. از لحاظ معیار قدرت آن، خاک با انسجام افزایش خطی با عمق کاملا منسجم در نظر گرفته شده است. در این ساختار فرض بر این است که انتشار موج لرزه ای موجب توسعه نیروهای اینرسی در جهت افقی و باعث تحریک کل سیستم روسازی خاک - فونداسیون می شود. این موقعیت بنابراین موضوعی از یک نیروی مایل و غیر عادی نشات گرفته از واکنش دینامیکی از روبنا است.

شکل 4 نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل المان محدود نمونه در "مقیاس محلی" با موقعیتی بودن موضوع به یک نیروی مایل و غیر عادی است. این نتایج محلی سازی تغییر شکل پلاستیک در منطقه اطراف موقعیت مربوط به عدم ظرفیت تحمل با بالا بردن این موقعیت را برجسته می کند. خارج از این منطقه، تغییر شکل الاستیک باقی می ماند. با ایجاد پیوندی با نمونه ای از میله الاستو پلاستیکی، پیش بینی عنصر کلان جایگزین موقعیت و خاک در یک روش مشابه خواهد شد به عنوان لولا پلاستیکی جایگزین منطقه ای از تغییر شکل پلاستیکی در میله.

متغیرهای عمومی
عنصر کلان پیشنهاد شده جایگزین موقعیت و خاک فونداسیون در مدل جهانی خواهد بود. تمام دامنه خاک و موقعیت به یک نقطه که عنصر کلان آن سوار خواهد شد کاهش می یابد. نقطه انتخاب شده مرکز موقعیت است . از آنجا که این موقعیت کاملا سفت و سخت در نظر گرفته شده ، حرکت آن می تواند با حرکت از مرکز آن شرح داده شود . معرفی عناصر کلان نشان می دهد که اطلاعات در مقیاس محلی در خاک از دست رفته و نمی تواند بازیابی شود.
متغیرهای بدون بُعد
توصیف حرکت از مرکز موقعیت با معرفی یک سیستم از متغیرهای عمومی انجام شده است. برای ساده کردن این ارائه، ما حرکت را فقط در یک جهت افقی (به عنوان مثال تنها در سطح - XZ) در نظر گرفته و نتیجه نیروی عمودی N ، نیروی افقی VX و حرکت اقدام My در مرکز موقعیت، و متناظر با جابجایی : جابجایی عمودی UZ ، جابجایی افقی ux و چرخش در اطراف محور y ، θy را معرفی می کنیم. متغیرهای سیستم بدون بعد به شرح زیر ارائه شده است :

در (1)، نیروها با توجه به حداکثر نیروی عمودی Nmax با فونداسیون حماسیت شده اند. به عبارت دیگر، Nmax نشان دهنده ظرفیت متحمل از موقعیت دایره ای برای یک بار قائم متمرکز شده است. متغیرهای عمومی نیرو و جابه جایی در شکل 5 ارائه شده است.

حوزه
پس از تعریف نیروهای عمومی و متغیرهای جابجایی است که عنصر کلان توصیف می شود، هدف اصلی مشتق از رابطه ای است که ارتباط بین آنها را برقرار می کند. رابطه بین نیروهای عمومی و جابجایی کلی مسیر وابسته است و وارون نمی باشد. با این حال، اگر آن به صورت افزایشی نوشته شود آن می تواند معکوس شود ، به عنوان موارد زیر:

معادله بالا نشان دهنده دو امکان ساخت الگوریتم راه حل برای عنصر کلان می باشد : (2) راه حلی برای افزایش نیروی داده شده فراهم می کند (به عنوان مثال در یک زمان داده شده مرحله T ، با توجه به (t 1) ، (t 1) ، u-F-F (t ) d یافتن (t ) du و (3) برای افزایش جابه جایی داده شده است. در تحولات قریب الوقوع، انتخاب یک طرح راه حل با توجه به جابجایی ( به عنوان در (3) ) دنبال شده که برای اجرای عنصر کلان در کدهای FEM معمولی برای تجزیه و تحلیل ساختاری پویا اجازه می دهد.
حالت های بارگذاری
برای انواع برنامه های کاربردی فکری، ارتباط برقرار شده بازتولید واکنش فونداسیون تحت حالت های بارگذاری را زیر اجازه خواهد داد :
• بارگذاری یکنواخت شبه استاتیک
• چرخه بارگذاری – عدم بارگذاری شبه استاتیک
• بارگذاری دینامیک ( با توجه به اثرات اینرسی و نوسانات )

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

FORMULAS AND CHARTS FOR IMPEDANCES OF SURFACE AND EMBEDDED FOUNDATIONS

Abstract
A complete set of algebraic formulas and dimensionless charts is presented for readily computing the dynamic stiffnesses (K) and damping coefficients (C) of foundations harmonically oscillating on/in a homogeneous half‐space. All possible modes of vibration, a realistic range of Poisson's ratios, and a practically sufficient range of oscillation frequencies are considered. The foundations have a rigid basemat of any realistic solid geometric shape. The embedded foundations are prismatic, having a sidewall‐soil contact surface of height d, which may be only a fraction of the embedment depth D. Two numerical examples illustrate the use of the formulas and charts and elucidate the role of foundation shape and degree of embedment on radiation damping for various modes of vibration. A companion paper (Gazetas and Stokoe 1991) presents supporting experimental evidence from model tests. The two papers aim at encouraging the practicing engineer to make use of results obtained with state‐of‐the‐art formulations, when studying the dynamic response of foundations.

فرمول ها و نمودارهای مقاومت ظاهری فونداسیون های سطحی و تعبیه شده

چکیده:
مجموعه کاملی از فرمول های جبری و نمودار های بدون بُعد برای راحتی در محاسبه سختی دینامیکی (K) و ضریب نوسانات (C) از نوسان هماهنگ فونداسیون ها در نیم فضای همگن معرفی شده اند. تمامی حالات ممکن ارتعاش، طیف واقع بینانه نسبت پواسون، و طیف عملاً مناسب فرکانس های نوسان دار در نظر گرفته شده اند. این فونداسیون یک تکیه گاه سفت و سخت از هر شکل هندسی جامد واقع بینانه دارد. این فونداسیون تعبیه شده منشوری است، و یک سطح تماس جداره خاک از ارتفاع d دارد، که ممکن است تنها بخشی از عمق تعبیه شده D باشد. دو مثال عددی، استفاده از فرمول ها و نمودارها و مشخص کردن اثر شکل فونداسیون و درجه جایگزینی در پرتو نوسانات را برای حالت های مختلف ارتعاش نشان داده اند. این مقاله همراه (گازتاس و استوک ، 1991) شواهد حمایت کننده تجربی از آزمایش های مدل ارائه می کند. این دو مقاله در تشویق عملی مهندس برای استفاده از نتایج به دست آمده با حالت هنر فرمولاسیون، هنگام مطالعه واکنش دینامیکی فونداسیون ها حمایت می کنند.
مقدمه
یک گام کلیدی در روش های رایج تحلیل دینامیکی سیستم های سازه خاک - فونداسیون تحت زمین لرزه و یا بارگذاری ساکن نوع ماشینی به منظور برآورد، استفاده از روش های تحلیلی یا عددی، عملکرد مقاومت ظاهری (پویا) مرتبط با فونداسیون سفت و سخت اما بدون جرم می باشد. در 20 سال گذشته تعدادی از روش ها برای محاسبات و استفاده از مقاومت ظاهری فونداسیون توسعه یافته اند؛ بررسی گسترده ای از این تحولات توسط لایسمر (1978)، روئیست (1980 a,b)، لوکو (1982)، گازتس (1983)، نواک (1987)، و پایس و کائوسل (1988) ارائه شد. روش های در دسترس رایج عبارتند از: (1) راه حل های تحلیلی مبنتی بر روش های تبدیل انتگرال ؛ (2) فرمولاسیون عناصر مرزی و شبه تحلیلی نیازمند مجزا سازی از تنها سطح بالا؛ (3) روش های عناصر محدود پویا با استفاده از مرزهای جانبی "انتقال موج" ویژه. و (4) روش های پیوندی ترکیب کننده روش های تحلیلی و عناصر محدود. کاربردهای عملی در انتخاب روش مناسب تا حد زیادی به اندازه و اقتصاد این پروژه، و همچنین در دسترس بودن کدهای کامپیوتر مربوط بستگی دارد. علاوه بر این، روش انتخاب شده به اندازه کافی باید منعکس کننده ویژگی های کلیدی زیر از سیستم فونداسیون - خاک و تحریک باشد.
• شکل رابط فونداسیون - خاک (مدور، نوار، مستطیل، خودسرانه).
• میزان جایگزینی (سطحی، فونداسیون های تا حدی یا به طور کامل تعبیه شده، ستون ها).
• طبیعت مشخصات خاک (مواد افزودنی لایه بندی شده و یکنواخت عمیق، قشر کم عمق بیش از سنگ بستر).
• حالت ارتعاش و فرکانس (مخاطبان) تحریک.
کاربرد روش های محاسباتی به یک مشکل مهندسی خاص نیازمند تخصص قابل توجهی در قطب ایده آل سازی سیستم های واقعی، و مستلزم آماده سازی داده و محاسبه هزینه های قابل توجه است. بنابراین، تلاش مورد نیاز برای به دست آوردن یک یا دو مجموعه از نتایج قابل استفاده ممکن است مانع مطالعات پارامتری - بسیار مورد نیاز برای ارزیابی برنامه های طراحی جایگزین و روشن شدن نقش عدم قطعیت در خواص مواد می باشد. علاوه بر این، اثرات برخی از پدیده های بالقوه قابل توجه (مانند جدایی / لغزش در سطح تماس فونداسیون - خاک) و یا پیچیدگی هندسی (به عنوان مورد فونداسیون ها با شکل دلخواه و تماس جزئی همراه با محیط) نمی تواند به آسانی با کدهای کامپیوتر های موجود مدل سازی شود.
به عنوان یک جایگزین عملی، چندین محقق در طول سال روش های ساده ای را توسعه داده اند، نتایجی را به صورت شکل های گرافیکی بدون بُعد یا جدولی، و یا معادلات ساده نصب شده به نتایج عددی شان [نمونه: لایسمر و ریچارت (1966)، ویتمن و ریچارت (1967)، بریدیگو و نواک (1972)، میک و ولتسوس (1973)، ولتسوس و نایر (1974)، کائوسل و روئیست (1975)، الاسابی و مورای (1977) ، نواک و همکاران (1978)، کائوسل و یوشیجیما (1979)، روئیست (1980) ، کاگاوا و کرافت (1980)، ولز و همکاران (1983)، گازتاس (1983، 1987)، وانگ و لوکو (1985)، پایس و کائوسل (1988)، گازتاس و همکاران (1985)، هاتزیکونستانتیو و همکاران (1989)، فوتوپولو و همکاران (1989)، ولف (1988)، میتا و لوکو (1989)] ارائه داده اند.
در این مقاله یک مجموعه کامل از فرمول های ساده و پوشش گراف ها نشان داده شده است (1) تقریبا همه اشکال فونداسیون پایه (به استثنای حلقوی)؛ (2) فونداسیون سطحی و تا حدی و به طور کامل تعبیه شده (3) تمام حالت های قابل توجهی از ارتعاش و طیف فرکانس نسبتا مناسب. اما (4) تنها مواد افزودنی منطقی عمیق و یکنواخت خاک که می تواند به عنوان یک نیم فضای همگن مدل شود.
انتخاب دوم ضرورتاً ساخته شده: نیم فضای همگنی است که تنها ایده آل برای یک مجموعه کامل از نتایج را می توان یافت و یا به راحتی به دست آورد، و اینکه تعدادی از پارامترهای مشکل را در حداقل نگهداشت در حالی که تلاش های مهندس برای تعیین کمیت نقش جایگزینی جزئی و شکل تکیه گاه می باشد. در واقع، با این حال، مواد افزودنی لازم نیست برای ایده آل نیم فضا قابل اعمال: افقی و، به ویژه، نوسانات چرخشی برای تولید لامپ های فشار دینامیکی بسیار کم عمق شناخته شده (در یک سفارش از عرض فونداسیون و یا حتی کمتر) خیلی عمیق باشد.
شرح مشکل؛ تعریف مقاومت ظاهری
هندسه سفت و سخت اما بدون جرم فونداسیون مطرح شده در این مقاله در شکل (a) 1 (سطح فونداسیون) و در شکل (b)1 (فونداسیون تعبیه شده) ترسیم شده است. واکنش حالت ماندگار از جمله هر سیستم به نیروها و گشتاورهای هارمونیک خارجی را می توان با روش های به خوبی تثبیت شده دینامیک سازه زمانیکه ماتریس عملکرد مقاومت ظاهری پویای [S(ω)] تعیین شده برای فرکانس (ies ) علائق محاسبه نمود.
برای هر یک از تحریک های هارمونیک خاص، مقاومت ظاهری پویا به عنوان نسبت بین نیروی (یا گشتاور) R و نتایج جابه جایی حالت پایدار (یا چرخش) U در مرکز جرم پایه از فونداسیون بدون جرم تعریف شده است.

که R_Z (t)=R_Z به عنوان مثال (iωt) = نیروی عمودی هماهنگ و U_Z (t)=U_Z به عنوان مثال، (iωt) جابجایی عمودی مقاومت ظاهری از سطوح فونداسیون – خاک می باشد. این کمیت R_Zمجموع واکنش خاک پویا در برابر فونداسیون است، که آن کشش طبیعی در برابر تکیه گاهی به علاوه کشش برشی در طول هر دیواره های عمودی ساخته شده است.
به طور مشابه، مقاومت ظاهری زیر تعریف می شود به عنوان: S_y= مقاومت ظاهری نوسان دار جانبی (نسبت نیرو- جابه جایی)، برای حرکت افقی در جهت کوتاه؛ S_x = مقاومت ظاهری نوسان دار طولی (نسبت نیرو- جابه جایی)، برای حرکت افقی در جهت طولانی. S_rx= مقاومت ظاهری جنبشی (نسبت گشتاور - چرخش)، برای حرکت دورانی حول محور مرکزی طولانی (x) از تکیه گاه فونداسیون. S_ry = مقاومت ظاهری جنبشی (نسبت گشتاور - چرخش)، برای حرکت دورانی حول محور مرکزی کوتاه (y) از تکیه گاه فونداسیون. و S_t = مقاومت ظاهری پیچشی (نسبت گشتاور - چرخش)، برای نوسان چرخشی در مورد محور عمودی (z).
علاوه بر این، به طور عمده در فونداسیون ها و ستون های تعبیه شده، نیروهای افقی در امتداد محورهای اصلی موجب چرخش (علاوه بر انتقال) نوسانات دار می شود. از این رو، دو مقاومت ظاهری افقی – جنبشی "متقابل جفتی" وجود دارد: S_(y-rx) و S_(x-ry) . آنها در فونداسیون های سطحی و کم عمق به طور جزئی کوچک هستند، اما اثرات آنها ممکن است برای اعماق بیشتری از جایگزینی با توجه به گشتاورهای در مورد محور پایه تولید شده توسط واکنش های افقی خاک در برابر دیواره ها تبدیل می نمودند. در ستون ها، چنین مقاومت ظاهری متقابل جفتی به عنوان مقاومت های ظاهری "مستقیم" مهم می باشند.
توجه داشته باشید که در طول این مقاله (در بسیاری از ادبیات) همه مقاومت های ظاهری به محورها با عبور از مرکز جرم از فونداسیون رابط تکیه گاه خاک مراجعه می کنند.
از آنجا که حضور نوسانات تابشی و موادی در سیستم برای تمام حالت ارتعاش، R به طور کلی از فاز U می باشد. این برای معرفی نمادهای پیچیده، سنتی شده و برای هر یک از مقاومت های ظاهری در قالب زیر بیان شده است

که در آن هر دو K ̅ و C = توابعی از فرکانس ω می باشند. جزء واقعی، K ̅،که "سختی پویا" نامیده می شود نشان دهنده سختی و اینرسی خاک حمایتی می باشد. وابستگی آن به فرکانس تنها به نفوذ فراوانی اعمال بر اینرسی، از آنجایی که عملا خواص خاک فرکانس مستقل نسبت داده می شود. جزء خیالی،ωC ، محصول (مدور) فرکانس ω برابر "ضریب اصطکاک" است. دومی نشان دهنده نوسانات تابشی و موادی تولید شده در سیستم (با توجه به انرژی حمل شده توسط امواج گسترش یافته به دور از فونداسیون و انرژی از بین رفته در خاک با عمل هیسترتیک، به ترتیب) می باشد.
معادله (2) هر حالت نوسان یک مقایسه بین سیستم فونداسیون - خاک واقعی و سیستمی که متشکل از فونداسیون مشابه است را نشان می دهد، اما در "جهش" و "اصطکاک" با معادله مدول مشخصه به K ̅ و C، به ترتیب حمایت شده است.
فرمول ها و نمودارها
جداول 1 و 2، همراه با اشکال 2 و 3، شامل تمامی اطلاعات مورد نیاز به منظور برآورد هر یک از هشت حالت ارتعاش فوق می باشد.
جدول 1 و شکل 2 شامل سختی پویا ("جهش")، K ̅=K ̅(ω) ، هر یک به عنوان یک محصول از سفتی استاتیک، K، برابر ضریب سختی پویا k=k(ω)

و جدول 2 و شکل 3 شامل تابش نوسانات ("اصطکاک") ضرایب، C=C(ω)، این ضرایب نوسانات هیسترتیک خاک را شامل نمی شود، β به ترکیب مانند نوسانات است، یکی به سادگی مربوط به اصطکاک ثابت مواد 2K ̅β/ω بر موارد فوق (تابش) مقدار C اضافه می شود

در حالی که بسیاری از عبارات جبری و نمودارهای مربوط به جدول 1 و 2 از انتشارات قبلی ارسال شده توسط نویسنده و همکارانش (گازتاس و همکاران، 1985، 1987 ، دوبری و همکاران ، 1985 ؛ هاتزیکونستانتینو و همکاران، 1989، و فوتوپولو و همکاران ، 1989)، برخی از مقادیر اضافه کسب شده برای این مقاله با استفاده از دو فرمول عنصر محدود مختلف، و برگرفته از ادبیات اخیر (پایس و کائوسل 1988؛ ولف 1988؛ میتا و لوکو 1989، احمد و همکاران 1990) نیز استفاده می شود. به ویژه توجه داشته باشید که برای چرخش (هر دو فونداسیون سطحی و تعبیه شده) فرمول کاملا جدید بر اساس نتایج یک مطالعه جامع عنصر محدود توسط احمد و همکاران تهیه شده است (1991). علاوه بر این، برخی از اصلاحات ساخته شده و ساده سازی های خاص معرفی شده در نتایج منتشر شده قبلی به استفاده از اطلاعات ارائه شده به عنوان برنامه های کاربردی مهندسی ساده و سازگار ممکن بوجود می آید.

 استفاده از نمونه مثال های جداول - گویا

فونداسیون سطحی در نیم فضا
برای شکل تکیه گاه غیر مستطیلی، این مهندس ابتدا باید یک مستطیل محدود از عرض B2 و طول 2L (L> B) رسم نماید، که در شکل های 1 و 4 و 5 انجام شده [گازتس و همکاران را ببینید (1985) برای برخی از نمونه های اضافی]. توجه داشته باشید که این نتایج حساس به مستطیل محدود دقیق نیست، و اینکه هر مستطیل معقول کفایت خواهد کرد. سپس، برای محاسبه از جدول 1 این مقاومت ظاهری در شش حالت ارتعاش، همه آن نیازها مقادیر زیر است.
• Ab = منطقه؛ و Ibx ، Iby ، و lbz = گشتاورهای منطقه ای اینرسی در مورد محورهای x- و y- و Z- از سطوح تماس با فونداسیون – خاک واقعی می باشد. اگر کاهش تماس در زیر بخشی از فونداسیون باشد (به عنوان مثال در طول لبه های فونداسیون جهشی) به احتمال زیاد، این مهندس ممکن است قضاوت او به تخفیف سهم این بخش از تکیه گاه استفاده نماید.
• B و L = نیم عرض و نیم طول مستطیل محدود.
• G و v، مدول های برشی و نسبت پواسون. و یا Vs و VLa ، سرعت موج برشی و سرعت موج آنالوگ لایسمر است؛ دومی سرعت انتشار آشکار امواج فشرده سازی گستره زیر فونداسیون، مربوط به Vs و v با توجه به (گازتاس و همکاران 1985؛ دوبری و گازتاس 1986) می باشد.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

A longitudinal investigation of the Drive for Muscularity Scale: Predicting use of performance enhancing substances and weightlifting among males

Abstract
The present study was designed to examine the predictive validity of the Drive for Muscularity Scale (DMS; McCreary & Sasse, 2000). The drive for muscularity scale (DMS) is comprised of two subscales: a muscularity-oriented body image (MBI) subscale and a muscularity behavior (MB) subscale. The present study tested whether these subscales predicted two behavioral outcomes in the context of a longitudinal design: use of performance enhancing substances (PES) and weightlifting behavior. One hundred and sixty-one male undergraduates completed a questionnaire that assessed the drive for muscularity, PES use and weightlifting behavior at Time 1 and again 6 weeks later. Results indicated that the MB subscale at Time 1 significantly predicted both changes in PES use and weightlifting behavior controlling for past substance use and past weightlifting behavior. The MBI subscale failed to predict either changes in PES use or weightlifting behavior. Implications and directions for future research are discussed.

تحقیقات طولی از درایو مقیاس عضلانی: پیش بینی استفاده از مواد افزایش عملکرد و رفتار وزنه برداری در مردان
چکیده
مطالعه حاضر به منظور بررسی اعتبار پیش بینی درایو مقیاس عضلانی طراحی شده بود (DMS: McCreary & Sassa، 2000). این درایو مقیاس عضلانی (DMS) از دو خرده مقیاس تشکیل شده است: یک خرده مقیاس تصویر بدن عضلانی گرا (MBI) و خرده مقیاس رفتار عضلانی (MB). مطالعه حاضر بررسی کرده که آیا این خرده مقیاس ها دو پیامد رفتاری را در زمینه طراحی طولی پیش بینی می کنند: استفاده از مواد افزایشی عملکرد (PES) و رفتار وزنه برداری. یک صد و شصت و یک دانشجوی مرد مقطع کارشناسی پرسشنامه ای را تکمیل کردند که درایو عضلانی استفاده از PES و رفتار وزنه برداری در دوره زمانی 1 هفته و دوباره پس از 6 هفته را ارزیابی می کرد. نتایج نشان داد که خرده مقیاس MB در مدت زمان 1 هفته ای به طور قابل توجهی هر دوی تغییرات استفاده از PES و کنترل رفتار وزنه برداری برای استفاده مواد گذشته و رفتار وزنه برداری گذشته را پیش بینی می کند. خرده مقیاس MBI در پیش بینی یا تغییر استفاده از PES و یا رفتار وزنه برداری شکست خورد. مفاهیم و دستورالعمل هایی برای تحقیقات آتی مورد بحث می باشد.

مقدمه
در طول چند دهه گذشته، فشار به مردان برای رسیدن به سطح بالایی از توسعه عضلانی به طور چشمگیری افزایش یافته است (McCreary ، 2007 ؛ Pope ، Philips و Olivardia ، 2000).'' ایده آل عضلانی'' به شکل بدن ترجیحی اکثریت مردان تبدیل شده است (Thompson و Cafri ، 2007). تا همین اواخر، پژوهش تصویر بدن عمدتاً در زنان و اینکه باریک بودن ایده آل است متمرکز شده بود (Stice و Whitenton، 2002؛ Thompson و Stice، 2001). این تمرکز افزایشی اخیر بر روی عضلانی بودن به گسترش تحقیق در مورد نگرانی های تصویر بدن مردان منجر شده است ( McCreary، 2007). این رشته در حال رشد از تحقیقات عضلانی پیشرفت های جدید در تئوری، اندازه گیری، و مداخله را ضروری کرده است (Thompson و Cafri، 2007). یکی از این پیشرفت ها ساختاری است که به عنوان درایو عضلانی (DM) معرفی شده است.
DM نشان می دهد که ادراک فردی که او به اندازه کافی عضلانی نیست و اینکه به صورت توده می باشد باید به حجم بدن خود در شکل توده عضلانی اضافه شود (McCreary ، Sasse ، Saucier ، و Dorsch ، 2004). مدارک و شواهد برای DM از منابع گوناگون بدست می آید. به عنوان مثال، در یک مطالعه که توسط Pope و همکارانش (2000) انجام شد، مردان کمتر احتمال دارد که شکل عضلانی نازک تر را، به عنوان شکل عضلانی ایده آل خودشان انتخاب کنند. مطالعات همچنین نشان داده که مردان تمایل دارند که یک اندازه بدن که 8-13 کیلوگرم بیشتر از توده عضلانی هیکل فعلی خودشان باشد را، تریجح دهند (Cafri ، Strauss و Thompson ، 2002؛ Pope و همکاران، 2000). مطالعات دیگر نشان داده اند که مردان باور دارند که زنان به مردان با فیزیک و بنیه بدن عضلانی تمایل دارند ( Cohn و Adler ، 1992 ؛ O’Dea و Abraham ، 1999). حمایت اضافی از DM ناشی از مطالعات نشان می دهد که بسیاری از مردان با وزن طبیعی در حال تلاش برای دستکاری در روند وزن اضافه شده به وسیله شدت تنظیم محتوای بزرگی از مصرف مواد غذایی خود می باشند، حتی زمانی که هیچ دلیل مرتبط با سلامتی برای انجام این کار وجود ندارد ( Jones ، 2001؛ McCreary ، 2002 ). با این وجود، این مطالعات نشان می دهد که بسیاری از مردان مایل به عضلانی تر بودن از در حال حاضرشان می باشند.
یکی از راه های ارزیابی DM از طریق درایو مقیاس عضلانی (DMS) می باشد. DMS از دو خرده مقیاس تشکیل شده است: یک خرده مقیاس تصویر بدن عضلانی گرا (MBI) و خرده مقیاس رفتار عضلانی (MB) (McCrearyو همکارانش، 2004). خرده مقیاس MBI نشان دهنده یک نگرش نسبت به تمایل برای به دست آوردن حجم عضلانی و رضایت از شکل بدن جاری می باشد. در مقابل، خرده مقیاس MB نشان دهنده میزانی است که یک نفر درگیر رفتارهای به ارمغان آوردن در مورد توده عضلانی بیشتری می باشد. بنابراین، یک خرده مقیاس نشان می دهد که یک نفر در مورد عضلانی بودن خود چه احساسی دارد در حالی که دیگری رفتارهایی که یک نفر درگیر به ارمغان آوردن در مورد عضلانی بودن بیشتر را نشان می دهد.
استفاده از مواد افزایش عملکرد
مطالعات نشان داده اند کهDM در مردان ممکن است به تعدادی از عوارض جانبی روانی و جسمی منجر شود (McCreary و Sasse ، 2000 ، 2002). یکی از این نتایج این است که به احتمال زیاد استفاده از مواد افزایش عملکرد با DM مرتبط می باشد (PES). PES موادی می باشد که افراد برای کمک به بهبود عملکرد ورزشی / فیزیکی خود و یا ظاهر فیزیکی خود استفاده می کنند.
برخی از PES ها غیرمجاز هستند و برخی دیگر مجاز می باشند. خرید و یا استفاده از PES های غیر مجاز برخلاف قانون می باشد مگر اینکه آنها توسط پزشک تجویز شده باشند. رایج ترین PES های غیر مجاز شناخته شده، استروئیدهای آنابولیک (AS) می باشند و استفاده از AS با تعدادی از عوارض جانبی منفی از جمله افزایش خطر ابتلا به کلسترول خون و مشکلات کبدی و تناسلی مرتبط می باشد ( Bahrke ، Yesalis ، و Brower ، 1998). PES های مجاز به عنوان مکمل های غذایی به فروش می رسند و به صورت آزاد در دسترس می باشند. برخی از PES های مجاز مواد مغذی کاهش یافته در طول ورزش را تجدید می نمایند، برخی سوخت و ساز بدن را افزایش می دهند، و برخی دیگر مصرف اکسیژن برای کمک به عضله سازی را افزایش می دهند ( Kokh ، 2002؛ Tokish ، Kocher ، و Hawkins ، 2004). هر یک از این خواص برای کمک به ارتقاء رشد عضلانی باور دارند و این مواد برای مردانی که می خواهند توده عضلانی خود را بهبود دهند، جذاب هستند.
اگر چه PES های مجاز به صورت آزاد به فروش می رسند، آنها لزوماً بی خطر (سالم) نیستند. در سال های اخیر، درصد کمی از PES های مجاز به علت عوارض جانبی بهداشتی - درمانی (سلامتی) مرتبط با استفاده آنها از بازار بیرون کشیده شده اند (به عنوان مثال، افدرین ) و یا در فهرست مواد تحت کنترل قرار داده شده اند (به عنوان مثال، آندروستن دیون ). حتی زمانی که مردان ماده ای را که آنها باور دارند نسبتاً بی خطر است انتخاب کنند، این ماده ممکن است به مواد غیر قانونی و به طور بالقوه خطرناک آلوده شده باشد ( Delbeke ، Van Eenoo، Van Thuyne ، وDesmet ، 2002؛ Kamber ، Baume ، Saugy ، و Rivier ، 2001).
به عنوان مثال، مطالعه اخیر نشان داد که نزدیک به 18% از PES های مجاز به صورت آزاد خریداری شده در ایالات متحده حاوی یک ماده غیر مجاز می باشند (Maughan ، 2005). در نهایت، مطالعات شروع کرده اند به نشان دادن اینکه مردانی که از PES های مجاز استفاده می کنند ممکن است در معرض افزایش خطر استفاده از AS غیر مجاز قرار گیرند ( Doge و Jaccard، 2006 ؛ Hoffman و همکارانش ، 2007). بنابراین، مردانی که استفاده PES آزاد را انتخاب می کنند ممکن است مواد خطرناک و غیرمجاز را بدون نیت به انجام آن مصرف کنند و ممکن است خودشان را در معرض افزایش خطر استفاده از AS غیر مجاز در آینده قرار دهند. علیرغم خطرات مرتبط با استفاده از PES های مجاز، برآورد استفاده از PES های مجاز نسبتاً بالا و در حدود 5 % تا 17% برای مردان می باشد ( Bell ، Dorsch ، McCreary ، و Hovey ، 2004؛ Doge و Jaccard ، 2006 ، 2007؛ Field و همکارنش ، 2005). توجه به این که PES های مجاز به راحتی در دسترس هستند و توسط بسیاری از مردان استفاده شده است، این برای مستند کردن عواملی که افراد را در معرض خطر برای استفاده این مواد در وهله اول قرار می دهند مهم می باشد (Dodge و Jaccard ، 2007؛ Irving ، Wall، Neumark- Stzainer ، و Story ، 2002). DM ممکن است یکی از این عوامل خطر باشد (Dodge ، Litt ، Seitchik ، و Bennett، در دست چاپ ؛ McCreary و Sasse ، 2000).
در واقع مطالعات متعددی برای رابطه بین نگرانی های عضلانی و استفاده از PES بررسی شده است. در یکی از این مطالعه ها Field و همکارانش ( 2005) نشان دادند که جوانانی که تفکر مکرر در مورد تمایل به عضلات مشخص تر را گزارش کرده بودند به احتمال زیاد بیشتر از کسانی که تفکری در مورد تمایل به عضلات مشخص تر نداشتند از مکمل ها استفاده می کردند. در یک مطالعه از ورزشکاران دانشجو و غیر ورزشکاران Dodge و همکارانش (در دست چاپ) گزارش کردند که مردان با DM بالاتر به احتمال زیاد استفاده جاری از PES نسبت به افراد با DM کمتر را بیشتر گزارش می کردند. با این حال، در این مطالعه تنها خرده مقیاس MB از مقیاس DM است که با استفاده جاری از PES مرتبط می باشد در حالی که خرده مقیاس MBI به استفاده جاری از PES مرتبط نبود. اگر چه این مطالعات حاکی از ارتباطی بین نگرانی های عضلانی و استفاده از PES بود، آنها محدودیت یکسانی دارند : هر یک از این مطالعات مقطعی در ماهیت بودند. این باعث می شود که تعیین آن دشوار باشد چه اینکه نگرانی های عضلانی استفاده از PES از قبل بوده و یا اینکه استفاده از این مواد منجر به نارضایتی بدنی بیشتر می شود. یک هدف از مطالعه حاضر آزمونی برای ارتباط زمانی بین DM و استفاده از PES می باشد.
فرضیه 1 . خرده مقیاس DM تغییرات استفاده از PES را در طول دوره 6 هفته ای پیش بینی خواهد کرد.
یکی دیگر از پیامدهای رفتاری که باید بهDM مرتبط شود رفتار وزنه برداری می باشد. مردان با DM بالا می خواهند حجم عضلانی به دست آورند و وزنه برداری یکی از راه های مناسب برای رسیدن به این هدف می باشد. مطالعات نشان داده اند که مردان با سطوح بالاترDM گزارش کرده اند که نسبت به افراد با سطوح پایین تر از DM زمان بیشتری را صرف بلند کردن وزنه کرده اند ( Arbour و Martin - Ginis ، 2004؛ Baxter و Von Ranson ، 2004؛ McCrearyو Sasse ، 2000). تحقیقات دیگر نشان داده است که مردانی که سطح بالایی از نگرانی بیشتر عضلانی خود گزارش کرده اند به احتمال زیاد از مردان با نگرانی های عضلانی کمتر درگیری بیشتری در وزنه برداری را گزارش کرده اند ( Ricciardelli و McCabe ، 2003). در حالی که مطالعات متعددی رابطه بین DM و رفتارهای وزنه برداری را پیشنهاد کرده اند، آن مهم است که توجه داشته باشید که ادبیات تاریخی به طور کامل قطعی نیست. به عنوان مثال، مطالعات متعدد نشان داده اند که اگر چه برخی از مردانی که وزنه هایی بلند می کنند ممکن است نارضایتی بدنی تجربه کنند، مردان زیادی وجود دارند که درگیر چنین رفتارهای بدون حضور تصویر نارضایتی بدن می باشند (Hildebrandt ، Schlundt ، Langenbucher ، و chung ، 2006؛ Pickett ، lewis و cash (2005). با این حال، این مطالعات بیشتر بر اختلال بد شکلی بدن و نارضایتی کلی بدن، به جای درایو عضلانی متمرکز شده اند، آن طوری که توسط McCreary و Sasse مفهوم سازی شده است (2000). بنابراین، هر چند برخی از مطالعات پیشنهاد کرده اند که ارتباطی بین DM و رفتار وزنه برداری موجود، وجود دارد، اما هیچ مطالعه ای هنوز چنین رابطه استفاده از یک طراحی طولی را مستند نکرده است.
دومین هدف عمده تعیین توالی زمانی بین DM و رفتار وزنه برداری می باشد.
فرضیه 2 . خرده مقیاس های DM تغییرات در افزایش رفتار وزنه برداری و رفتار وزنه برداری بیشتر از قبل را پیش بینی خواهند کرد. مستند سازی چنین رابطه ای اعتبار پیش بینی های اضافی از DMS ایجاد خواهد کرد.
روش
شرکت کنندگان و روش ها
یک صد و شصت و هفت دانشجوی مرد در یک مطالعه اینترنتی که شامل تکمیل دو پرسشنامه اجرایی حدوداً 6 هفته ای جدا از هم شرکت کرده بودند. از کسانی که پرسشنامه اولیه را تکمیل کردند ، 161 نفر همچنین پرسشنامه دوم را تکمیل کردند، 4% برای نرخ سایش (اصطکاک) بود. از این مردانی که هر دو پرسشنامه زمان 1 و زمان 2 را تکمیل کردند، حدود 41% دانش آموز سال اول بودند، 35% دانشجوی سال دوم بودند، 21 % جوانان بودند، و 3 % سالمندان بودند. تقریباً 78% از نمونه های گزارش شده قفقازی بودند، 11% گزارش شده آسیایی بودند، 3% اسپانیایی، 3% آمریکایی - آفریقایی تبار، و درصد باقی مانده گزارش شده '' سایر ''بودند.
شرکت کنندگان این مطالعه با استفاده از سیستم آنلاین ثبت نام مشترک تحقیق روانشناسی ثبت نام کرده، و سپس با پژوهشگر مرتبط شده بودند. برای کمک به کاهش تورش انتخاب (سوگیری انتخاب)، عنوان مطالعه PES نامیده نشد. پس از ثبت نام شرکت کنندگان در این مطالعه دستیار تحقیق یک نامه پستی الترونیکی که شرح مختصری از این مطالعه ارائه داده بود، دستورالعمل دسترسی به سایت، آدرس اینترنتی (URL) ، وID (شناسه)شرکت کنندگان که برای ورود به پرسشنامه مورد نیاز بود را ارسال نمود. شرح مختصری از پژوهش خوانده شد '' شما می خواهید در یک بررسی مختصر شرکت کنید که از شما در مورد آمادگی جسمانی و تغذیه می پرسد'' .
شناسه های شرکت کنندگان و ایمیل های مربوطه در یک سرور امن ذخیره شده و تنها در دسترس محققان بودند. شناسه های شرکت کنندگان برای مطابقت دادن پاسخ زمان 1 و زمان 2 استفاده شده بود. پس از اتمام مطالعه، سوابق شناسه های شرکت کنندگان نابود شد.
شش هفته بعد از اتمام پرسشنامه اولیه شان، ایمیل یادآوری به شرکت کنندگانی که پرسشنامه اول را تکمیل کرده بودند، فرستاده شد. شرکت کنندگان اعتباری جزئی در جهت انجام نیازمندی های دوره برای شرکت در هر بخش از مطالعه دریافت کردند. ابزار ها و روش های مطالعه توسط کمیته بازبینی رسمی دانشگاه مورد تایید قرار گرفته بود.
اقدامات
درایو عضلانی
درایو عضلانی در زمان 1 و زمان 2 با استفاده از DMS مورد بررسی قرار گرفت (McCrearyو Sasse ، 2000). از پاسخ دهندگان خواسته شد تا نشان دهند که تا چه حد یک سری از نگرش ها و رفتارها توصیفی از خودشان می باشد (به عنوان مثال، چگونه اغلب آنها این راه را عمل یا احساس کردند) با استفاده از یک نسخه اصلاحی از DMS اصلی که در حال حاضر در محدوده 1 ( هرگز ) تا 6 ( همیشه ) می باشد به طوری که نمرات بالاتر نشان دهنده DM قوی تر است. خرده مقیاس MB شامل هشت بخش می باشد، در حالی که خرده مقیاس MBI از هفت بخش تشکیل شده بود. توجه به این تحقیقات نشان داده که خرده مقیاس DMS به طور جداگانه مورد بررسی قرار گرفته است ( Dodge و همکارانش، در در دست چاپ ، McCreary و همکارانش، 2004) ، ما نمراتی برای خرده مقیاس های MBI و MB محاسبه کرده ایم. آیتم های نمونه برای خرده مقیاس MBI عبارتند از:''من آرزو می کنم که من بیشتر عضلانی بودم '' و'' من فکر می کنم که من بهتر به نظر خواهم رسید اگر من 10 پوند در توده بدست آورم '' . آیتم های نمونه برای خرده مقیاس MB عبارتند از :'' من برای عضله سازی وزنه بلند می کنم '' و '' من از پروتئین و مکمل های انرژی استفاده می کنم '' . قابلیت اطمینان درونی آیتم برای نمرات خرده مقیاس MBI (α=0.81 و 0.81) و نمرات MB (α=0.86 و 0.82)، در زمان 1 و زمان 2 به ترتیب متناسب شده بودند. قابلیت اطمینان آزمون و بازآزمون برای نمرات خرده مقیاس MBI r = 0.73 ،p < 0.01 بود، در حالی که قابلیت اطمینان آزمون و بازآزمون برای نمره خرده مقیاس MB r = 0.84 ، p < 0.01 بود.
استفاده از PES
شرکت کنندگان با تعاریف زیر از PES آشنا شده بودند :'' مواد افزایش عملکرد (PES) موادی می باشند که توسط مردم برای کمک به بهبود عملکرد ورزشی شان و یا برای کمک به افزایش توده عضلانی شان مصرف می شود. برخی از PES ها، از جمله پودر پروتئین و کراتین، در رشد و بازسازی عضله کمک می کنند. دیگر PES ها سوخت و ساز بدن را افزایش می دهند، که در سوزاندن بافت های چربی کمک می کنند. '' استفاده از PES در زمان 1 با سئوال از شرکت کنندگان بررسی شد که آیا آنها تاکنون از PES برای کمک به بهبود عملکرد ورزشی و یا ظاهر فیزیکی شان استفاده کرده اند. پاسخ ها نمره گذاری شده بودند 1 (بله ) و 0 ( خیر ). در زمان 2 ، از شرکت کنندگان خواسته شد که آیا آنها در 6 هفته گذشته از PES برای کمک به بهبود عملکرد ورزشی و یا ظاهر فیزیکی شان استفاده کرده بودند (به عنوان مثال، پس از آخرین نظرسنجی دولتی). پاسخ ها نمره گذاری شده بودند 1 (بله ) و 0 (خیر). از شرکت کنندگان همچنین در زمان 1 و زمان 2 خواسته شد که از لیست زیر هر گونه موادی که تا به حال استفاده کرده اند را انتخاب نمایند: آندروستن دیون ( آندرو)، محرک، کراتین، مکمل های پروتئین، لا کارنیتین و سایر. این مواد وارد مطالعه شدند چرا که مطالعات گذشته نشان داده بودند که آنها برخی از رایج ترین PES های مورد استفاده می باشند ( Dodge و Jaccard ، 2007). از شرکت کنندگانی که گزینه سایر را انتخاب کرده بودند خواسته شد تا مواد دیگری را که آنها استفاده کرده اند، یادداشت نمایند. شرکت کنندگان می توانستند بسیاری از موادی را که به کار برده اند انتخاب نمایند. پاسخ ها نمره گذاری شده بودند 1 (بله، من استفاده کرده ام ) و 0 ( خیر ، من استفاده نکرده ام).
رفتار وزنه برداری
از شرکت کنندگان خواسته شد تا تعداد زمان های هر هفته ای که آنها وزنه ها را بلند کرده بودند در زمان 1 و زمان 2 نشان دهند. پاسخ ها با استفاده از مقیاس زیر ثبت شد : 0( هرگز ) ، 1 ( 1-2 روز در هفته) ، 2 ( سه تا چهار بار در هر هفته ) و 3 ( تقریباً هر روز ).

جمعیت شناسی
اطلاعات مربوط به جمعیت از شرکت کنندگان در زمان 1 جمع آوری شد. این اطلاعات شامل خود گزارش دهی نژادی / قومی و سال های مدرسه می بود.
نتایج
آمار توصیفی
در زمان 1، نزدیک به 30% از نمونه ها گزارش کردند تا کنون از PES استفاده داشته اند. حدود 19% گزارش دادند که در طول 6 هفته بین اجرای پرسشنامه از PES استفاده داشته اند. مکمل های پروتئین معمول ترین PES استفاده شده بود، 36% گزارش استفاده همیشگی از آن را داشتند. دوازده درصد گزارش دادند که استفاده همیشگی از کراتین داشتند، 4% محرک، 3% لا کارنیتین، و 2% آندرو. گزارش ها از استفاده PES بین اجرای بررسی، نتایج مشابهی برای انواع مواد استفاده شده به همراه داشت. حدود 80 % از شرکت کنندگان (126 نفر) وضعیت استفاده از PES را بیش از دوره زمانی 6 هفته ای تغییر ندادند. حدود 15% (24 نفر ) افرادی که در زمان 1 استفاده کننده نبودند استفاده از PES را در زمان 2 گزارش کردند. تقریباً 5% (7 نفر) از شرکت کنندگانی که استفاده از PES را در زمان 1 گزارش کرده بودند استفاده از PES را در زمان 2 گزارش نکردند.
پاسخ معین برای زمان هایی که در هفته صرف وزنه برداری شد 2-1 روز در هفته، در هر دو زمان 1 و زمان 2 بود. نزدیک به 68 % (105 نفر) تغییری در رفتار وزنه برداری در طول 6 هفته گزارش نکردند. تقریباً 24% (37 نفر) از شرکت کنندگان افزایش فزاینده ای در رفتار وزنه برداری در مدت 6 هفته گزارش کردند و 8% ( 13 نفر) یک کاهشی فزاینده در وزنه برداری در مدت 6 هفته گزارش کردند.
ابزار و انحرافات استاندارد و همبستگی بین متغیرهای اصلی مطالعه در جدول 1 نشان داده شده است. بازرسی از ضرایب همبستگی در جدول 1 نشان می دهد که الگوهای ارتباط بین MBI و متغیرهای اصلی مطالعه از الگوی همبستگی متفاوت بین MB و متغیرهای اصلی مطالعه پیروی می کند.
استفاده از PES
برای آزمون فرضیه اول پژوهش، تجزیه و تحلیل رگرسیون منطقی سلسله مراتبی استفاده شد. در مرحله 1، رگرسیون استفاده از PES فعلی بر استفاده ازPES قبلی بررسی شد. در مرحله 1 نتایج نشان داد که استفاده قبلی، پیش بینی آماری معنی داری از استفاده فعلی بود ( درصد این سطح β = 13.12 ، 95٪ CI = 5.00-34.39). در مرحله دوم از رگرسیون سلسله مراتبی، خرده مقیاس هایMBI و MB به مدل اضافه شدند. استفاده از PES قبلی یک پیش بینی آماری معنی داری در استفاده از PESفعلی بود ( درصد این سطح β = 7.89 ، 95٪ CI = 5.77-22.5 ). نتایج نشان دادند که خرده مقیاس MB همچنین پیش بینی آماری معنی داری در استفاده ازPES بود، به طوری که برای هر 1 واحد افزایش در خرده مقیاس MB ، احتمال استفاده ازPES با افزایش ضریب عاملی از 3.24 پیش بینی شده بود (درصد این سطح β = 3.24، 95٪ CI = 1.73-6.06). خرده مقیاسMBI (درصد این سطح B = 0.83، 95٪ CI = 0.48-1.41 ) پیش بینی آماری معنی داری در استفاده فعلی از PES نبود. نتایج تجزیه و تحلیل نشان دادند که علاوه بر خرده مقیاس DMS ، برازش کلی مدل بهبود یافته است (Hosmer – Lemeshow x^2 = 11.07 ، p> 0.05 ). نتایج حاصل از این تجزیه و تحلیل در جدول 2 نشان داده شده است.
رفتارهای وزنه برداری
برای آزمایش فرضیه مطالعه دوم، یک تجزیه و تحلیل رگرسیون خطی سلسله مراتبی استفاده شد. در مرحله 1، رگرسیون رفتارهای وزنه برداری فعلی گزارش شده در زمان 2 بر وزنه برداری در زمان 1 بررسی شد. در مرحله 1، نتایج نشان داد که رفتار وزنه برداری قبلی آماری پیش بینی معنی داری از وزنه برداری فعلی بود ( b = 0.77 ، 95٪ CI = 0.63-0.81 ). در مرحله 2 ، خرده مقیاس هایMBI و MB به مدل اضافه شدند. در مرحله 2، رفتار وزنه برداری قبلی پیش بینی آماری معنی داری از رفتار وزنه برداری فعلی بود (b = 0.64 ، 95٪ CI = 0.43-0.71). علاوه بر این، خرده مقیاس MB پیش بینی آماری معنی داری از رفتار وزنه برداری بود به طوری که برای هر 1 واحد افزایش در خرده مقیاس MB ، رفتارهای وزنه برداری افزایش توسط 0.23 واحد ها را پیش بینی کرده بود ( b = 0.23، 95٪ CI = 0.07-0.39). خرده مقیاس MBI پیش بینی آماری معنی داری از رفتار وزنه برداری نبود (b =- 0.05 ، 95٪ CI =-0.14-0.05 ). تغییر کلی در R^2= 0.02 ، p < 0.01 بود. نتایج حاصل از این تجزیه و تحلیل در قسمت پایین جدول 3 نشان داده شده است.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Cardiac responses to exercise in competitive child cyclists

Abstract
PURPOSE:
Cardiovascular responses to exercise in highly trained child endurance athletes have not been well-defined. This study compared hemodynamic responses with progressive cycle exercise in seven competitive child cyclists (mean age 11.9 yr) compared with 39 age-matched untrained boys.
METHODS:
Doppler echocardiography and gas exchange variables were utilized to assess cardiovascular changes during submaximal and maximal exercise.
RESULTS:
Mean VO2max was 60.0 (+/-6.0) and 47.0 (+/-5.8) mL x kg(-1) x min(-1) in the cyclists and nonathletes, respectively. At rest and maximal exercise, the cyclists demonstrated greater stroke index than the untrained subjects (resting mean 59 (+/-6) vs 44 (+/-9) mL x m(-2); maximal mean 76 (+/-6) vs 60 (+/-11) mL x m(-2)), but the ratio of maximal:rest stroke index was similar in both groups (1.31 for cyclists, 1.41 for nonathletes). Both groups showed a plateau in stroke volume beyond low-intensity work levels. No significant difference was observed in maximal arteriovenous oxygen difference.
CONCLUSIONS:
These findings indicate that 1) maximal stroke volume is the critical determinant of the high VO2max in child cyclists and 2) factors that influence resting stroke volume are important in defining VO2max differences between child endurance athletes and untrained boys.
Key Words: CHILD, ECHOCARDIOGRAPHY, CARDIAC OUTPUT

واکنش های قلبی - عروقی به تمرین دوچرخه سواران کودک رقابتی
چیکده 
ROWLAND, T و M. WEHNERT و K. MILLER. واکنش های قلبی عروقی به تمرین دوچرخه سواران کودک رقابتی. Med. Sci. Sports Exerc، جلد 32، شماره 4، صفحات 752-747،2000 . هدف: واکنش های قلبی و عروقی به تمرین ورزشکاران استقامتی کودک بسیار آموزش دیده به خوبی تعریف نشده است. این مطالعه واکنش های همودینامیک را با چرخه تمرین تصاعدی در هفت دوچرخه سوار کودک رقابتی (متوسط سن 11.9 سال) در مقایسه با 39 پسر آموزش ندیده هم سن مقایسه کرده است. مواد و روش ها: متغیرهای اکوکاردیوگرافی داپلر و تغییر گاز به منظور بررسی تغییرات قلبی عروقی در طول زیر حداکثری و حداکثر تمرین استفاده شده بود. نتایج: متوسط 〖V ̇O〗_2max در دوچرخه سواران و غیرورزشکاران mL.〖kg〗^(-1).〖min〗^(-1) (6.0±)60.0 و (5.8±)47.0 بود. در دوره استراحت و تمرین حداکثری، دوچرخه سواران شاخص سکته مغزی بیشتری از افراد آموزش ندیده (متوسط دوره استراحت (6±) 59 در مقابل (9±) 44 mL.m^(-2) ، حداکثر دوره استراحت (6±) 76 در مقابل (11±) 60 mL.m^(-2))نشان دادند، اما این نسبت حداکثری: شاخص سکته مغزی دوره استراحت در هر دو گروه مشابه بود ( 1.31 برای دوچرخه سواران، 1.41 برای غیرورزشکاران). هر دو گروه یک حجم سکته مغزی اندک (سطحی) فراتر از سطوح کار با شدت کم را نشان دادند. هیچ تفاوت معنی داری در اختلاف اکسیژن شریانی حداکثری مشاهده نشده بود. نتیجه گیری: این یافته ها نشان می دهد که 1) حجم سکته مغزی حداکثری عامل تعیین کننده مهمی از 〖V ̇O〗_2max در دوچرخه سواران کودک می باشد و 2) عواملی که بر حجم سکته مغزی دوره استراحت موثر هستند در تعریف تفاوت های 〖V ̇O〗_2max بین ورزشکاران استقامتی کودک و پسران آموزش ندیده مهم هستند.

کلید واژه ها: کودک، اکوکاردیوگرافی، بازده قلبی.

ویژگی های قلب و عروقی ورزشکاران استقامتی مرد بالغ به خوبی مشخص شده است. این ورزشکاران به طور معمول یک 〖V ̇O〗_2max از mL.〖kg〗^(-1).〖min〗^(-1) 75 – 70 (حدود 50% بیشتر از افراد غیر ورزشکار)، جلوه ای اساسی از یک بازدهی قلبی حداکثری بزرگ نشان دادند (7). احتیاط قلبی بالاتر در ورزشکاران با اندازه دوره استراحت بطن چپ بیشتر در مقایسه با غیرورزشکاران مرتبط شده بود (15،40). در نتیجه، عواملی از قبیل دوره استراحت ضربان قلب، حجم پلاسما افزایش یافته، و بزرگ شدن بطن چپ به عنوان تعیین کننده های بالقوه بازده قلبی حداکثری برتر (و در نتیجه، 〖V ̇O〗_2max) در ورزشکاران استقامتی بسیار آموزش دیده پیشنهاد شده بود. روش دیگر، برخی از مطالعات نشان داده اند که حجم سکته مغزی در یک آزمون ورزش تصاعدی به طور پیوسته در ورزشکاران استقامتی نسبت به نوع اندک (سطحی) مشاهده شده در غیرورزشکاران افزایش می یابد (8،26). این به معنی این است که عواملی از قبیل پر شدن دیاستولیک افزایش یافته و یا عملکرد پمپ عضلات اسکلتی برتر نیز ممکن است در ایجاد 〖V ̇O〗_2max بالاتر در ورزشکاران مهم باشد.
اطلاعات محدود نشان داده اند که تفاوت های کیفی ممکن است در واکنش های قلبی ورزشکاران استقامتی کودک برای تمرین در مقایسه با آن دسته از همتایان بزرگسال شان وجود داشته باشد. متوسط 〖V ̇O〗_2max در مطالعات دوندگان ماراتن مرد نابالغ بسیار آموزش دیده به طور معمول mL.〖kg〗^(-1).〖min〗^(-1) 65 – 60 ، در مقایسه با مقدار متوسط mL.〖kg〗^(-1).〖min〗^(-1) 52 در پسران غیر آموزش دیده می شود (21). اگر چه سطوح پایین تر 〖V ̇O〗_2max در کودکان در مقایسه با ورزشکاران بزرگسال می تواند بازتاب مدت و یا شدت آموزش باشد، این پیشنهاد شده که یک "سقف" ممکن است برای بهبود 〖V ̇O〗_2max با تمرینات هوازی قبل از سن بلوغ وجود داشته باشد (13).
چه اینکه ورزشکاران استقامتی کودک دوره استراحت بیشتری از اندازه بطن چپ در مقایسه با غیرورزشکاران نشان دهند، بحث انگیز می باشد. تعدادی از مطالعات نشان می دهند قطر دیاستولیک بطن مشابه در ورزشکاران و غیر ورزشکاران جوان با کسانی که ابعاد بطن چپ بزرگتر در ورزشکاران کودک نشان می دهند، قابل مقایسه است (10،16،19،20،25،32،35،38). هیچ داده قبلی برای بررسی نقش های نسبی بازده قلبی و استخراج اکسیژن محیطی (تفاوت اکسیژن شریانی) در تعریف 〖V ̇O〗_2max بزرگتر در ورزشکاران کودک در مقایسه با غیر ورزشکاران در دسترس نمی باشد.
این مطالعه از اکوکاردیوگرافی دو بعدی در مورد دوره استراحت و اکوکاردیوگرافی داپلر با تمرین برای بررسی ویژگی های قلبی و عروقی دوچرخه سواران کودک نابالغ به خوبی آموزش دیده، مورد استفاده بود. به طور خاص، این تحقیق برای مقایسه ابعاد دوره استراحت قلبی، نسبت اهمیت Q ̇_max و اختلاف اکسیژن شریانی حداکثری به عنوان تعیین کننده های 〖V ̇O〗_2max، و الگوی واکنش حجم سکته مغزی به تمرین در دوچرخه سواران کودک در مقایسه با یک گروه از کودکان هم سن غیر آموزش دیده، طراحی شده بود. به علامه، این مطالعه در پی مقایسه ویژگی های دوچرخه سواران کودک با ویژگی هایی که قبلاً در ورزشکاران استقامتی بزرگسالان توصیف شده، می باشد.
مواد و روش ها
هفت دوچرخه سوار کودک رقابتی آموزش دیده (با میانگین سنی 11.9سال، محدوده سنی 13.2 – 10.7) برای آزمون تمرین مورد مطالعه قرار گرفته بودند. در ابتدا یازده پسر از منطقه انگلستان جدید از لیست ثبت نامی از فدراسیون دوچرخه سواری ایالات متحده آمریکا به عنوان افراد بالقوه شناسایی بودند. دو نفر برای مشارکت (در مطالعه) کاهش یافته، یک نفر به طور فعال آموزش ندیده بود، و یک نفر دیگر نمی توانست (در این لیست) قرار گیرد. دوچرخه سواران در مطالعه همه سالم بودند، و هیچ کدام مصرف دارویی که آمادگی جسمانی هوازی را تحت تاثیر قرار دهد، نداشتند. متوسط مدت زمان آموزش 3.4 سال (دامنه 6- 1.5 سال) بود. دوچرخه سواران متوسطی از d.〖wk〗^(-1) 4 (دامنه 7 – 2 روز) آموزش دیده شده بودند. یکی در مسابقات چندگانه بود که بیشترین زمان آموزش اش را صرف دو مسافت طولانی می کرد، در حالی که دیگری اصولاً در مسابقه دوچرخه سواری موتور کراس (BMX) به رقابت می پرداخت. پنج نفر دیگر به طور متوسط miles.〖wk〗^(-1) 83 (محدوده 125 - 45 مایل) دوچرخه سواری می کردند. همه افراد در مسابقات منطقه ای و ملی حداقل هفته ای یک بار در زمان آزمون به رقابت می پرداختند. همه دوچرخه سواران در دیگر ورزش ها (فوتبال، شنا، بسکتبال، و یا سنگ نوردی) شرکت کرده بودند.
برای تعیین وضعیت بلوغ، از افراد خواسته شد در مورد ظهور ویژگی های جنسی ثانویه خود ارزیابی نمایند. هیچ یک موهای صورت رشد یافته و یا تغییرات صدا نداشتند، هر چند دو نفر از هفت نفر ظهور موهای زهار (ناحیه تناسلی) را گزارش کرده بودند.
یافته ها در دوچرخه سواران با آن دسته از 39 پسر غیر آموزش دیده که قبلاً در گزارش های تأثیر آمادگی جسمانی قلبی عروقی در عملکرد دو مسافت طولانی (28) و تعیین کننده های فیزیولوژیکی جذب اکسیژن حداکثری توصیف شده بودند، مقایسه شده بودند (27). برای اطمینان از طیف گسترده ای از آمادگی جسمانی، این گروه از 10 پسر مورد مطالعه از هر چارک از زمان های پایانی در یک آزمون دو یک مایلی (یک نفر در انجام کامل آزمون ناموفق بود) تشکیل شده بودند. بیست و هفت (69 %) در یک انجمن تیم های ورزشی (عمدتاً فوتبال و بسکتبال) شرکت داشتند، اما هیچ کدام در آموزش تمرین منظم شرکت نداشتند.
افراد آموزش ندیده برای اجتناب از فعالیت بدنی فشرده برای روز قبل از آزمون و اجتناب از مصرف مواد غذایی در طول 3 - 2 ساعت زمان آزمون آموزش داده شده بودند. از دوچرخه سواران خواسته شده بود برای این آزمون (رژیم غذایی، خواب و تمرین) به همان روشی که آنها برای یک مسابقه رقابتی داشتند، آماده شوند. آزمون در یک آزمایشگاه با هوای مطبوع با رطوبت متوسط و درجه حرارت 20 درجه سانتی گراد انجام شده بود.
ارتفاع با یک قدسنج و توده بدن (بدون کفش) با یک مقیاس اشعه تعادل کالیبره شده (واسنجی شده) اندازه گیری شده بود. اندازه گیری های پوستی کتف و عضله سه سر در سه تکرار با استفاده از تکنیک های استاندارد در نظر گرفته شده بود. اندازه گیری های خلاصه با استفاده از روابط کشتار به درصد چربی بدن تبدیل شده بود (37). توده بدون چربی بدن به عنوان (توده بدن) - (درصد چربی × توده بدن × 0.01) محاسبه شده بود.
ابعاد بطن چپ توسط حالت M اکوکاردیوگرافی با استفاده از دو راهنمایی بُعدی (Hewlett Packard Sonos 1000 ،Andover ، MA) با افراد در وضعیت خوابیده به پشت اندازه گیری شده بود. اندازه گیری بطن چپ در دیدگاه محور طولی پارا استرنال بلافاصله در انتهای نکاتی از بروشور دریچه میترال ساخته شده بود. بُعد پایانی دیاستولیک بطن چپ (EDD) به عنوان فاصله از لبه خلفی دیواره (سپتوم) بطنی به سطح اندوکاردیال از دیواره آزاد منطبق بطن چپ با موج Q از نوار قلب ثبت شده بود. بُعد پایانی سیستولی بطن چپ (ESD) به عنوان کوتاه ترین فاصله از سطح اندوکاردیال دیواره آزاد به دیواره بطنی در طول سیستول بطنی اندازه گیری شده بود. درصد کوتاه ترین شکاف بطن چپ (SF) به عنوان خارج قسمت (EDD-ESD)/EDD×100 محاسبه شده بود. بُعد دیواره بطن چپ و دیواره خلفی در دیاستول در موج Q از نوار قلب اندازه گیری شده بود. تمام ابعاد از سه اندازه گیری میانگین گرفته شده بودند و نسبت به ریشه مربع از ناحیه سطح بدن بیان شده بودند.
آزمون چرخه حداکثری عمودی با یک ارگومتر ترمز مکانیکی Monark انجام شده بودند ( Varberg، سوئد). ارتفاع صندلی برای تولید حدود 15 درجه زاویه زانو در گستره کامل تنظیم شده بود. دوچرخه سواران با یک آهنگ اولیه از 50 دور در دقیقه به مدت 3 دقیقه حجم کار از W 75 و 25 پدال زده بودند. آهنگ پدال زدن تا 90 دور در دقیقه، با دفعات فزاینده از W 25 به نقطه خستگی افزایش یافته بود. هیچ ورزشکاری با حجم کار اولیه و افزایشی از W 25 ، با مراحل 3 دقیقه ای و یک آهنگ پدال زدن ثابت 50 دور در دقیقه دوچرخه سواری نکرد. خستگی به عنوان نقطه ای که افراد دیگر قادر به حفظ میزان پدال زدن مناسب نبودند، تعریف شده بود.
ضربان قلب توسط نوار قلب تعیین شده بود. متغیرهای مبادله گاز با روش های مدار (جریان) باز استاندارد با استفاده از سیستم تمرین قلبی – ریوی Q پیچیده (شرکت ابزار Quinton، سیاتل، WA) اندازه گیری شده بود. افراد از طریق فضای راکد دریچه رودلف 94 میلی لیتر، و تهویه لحظه ای نفس کشیده و توسط دستگاه تنفس سنج در خط بازدم اندازه گیری شده بودند. نمونه های هوای منقضی شده از یک محفظه اختلاط 6 لیتری گرفته شده و برای محتوای اکسیژن و دی اکسید کربن توسط اکسید زیرکونیوم و آنالیزر مادون قرمز، تجزیه و تحلیل شده بود. متوسط مقادیر برای V_E، 〖V ̇O〗_2، 〖V ̇CO〗_2، و 〖V ̇CO〗_2/〖V ̇O〗_2 (RER) در فواصل بیشتر از 15 ثانیه محاسبه شده بود. این سیستم قبل از هر آزمون فردی با استفاده از گازهای استاندارد غلظت اکسیژن و دی اکسید کربن شناخته شده، کالیبره شده بود (درجه بندی شده بود).
حداکثر جذب اکسیژن به صورت متوسطی از دو بالاترین مقادیر (متوسط 15 ثانیه ای) در طول دقایق پایانی تمرین تعیین شده بود. حداکثر 〖V ̇O〗_2 معادل 〖V ̇O〗_2max در نظر گرفته شده بود اگر علائم ذهنی خستگی (تنفس زیاد و یا تعرق کردن) مشهود بود، حداکثر ضربان قلب بیش از 185 ضربه در دقیقه بود و حداکثر RER بیش از 1.00 بود (22). ظرفیت کار فیزیکی (PWC) به عنوان بزرگترین حجم کار به دست آمده در W، و سرشکن شده برای ظرفیت کار جزئی تکمیل شده، تعریف شده بود.
روش های استاندارد اکوکاردیوگرافی داپلر برای برآورد بازده قلبی استفاده شده بود (36). سرعت خون در آئورت صعودی با 1.9 مگاهرتز مداوم مبدل داپلر هدایت شده از شکاف زیرگلویی اندازه گیری شده بود. یکپارچگی سرعت در طول زمان (زمان سرعت یکپارچه، VTI ) برای ضربان های فردی با ردیابی حد فاصل از منحنی سرعت هر دو بر روی خط و خارج از خط تعیین شده بود. مقادیر VTI در دوره استراحت، در طول دقایق آخر از هر 3 دقیقه حجم کار، و در 30 ثانیه پایانی تمرین به طور متوسط 10 – 3 منحنی با بیشترین مقادیر VTI و بیشترین پوشش های طیفی مشخص به دست آمده بود.
حداکثر قطر آئورت صعودی در محل اتصال Sino tubular (منطقه از آئورت صعودی بین سینوس آئورت از والسالوا) توسط اکوکاردیوگرافی دو بعدی با افراد نشسته در چرخ کارسنج بلافاصله قبل از تمرین اندازه گیری شده بود. منطقه مقطعی آئورت سپس از میانگین 10 - 5 بار اندازه گیری قطر، با فرض اینکه آئورت گرد می باشد محاسبه شده بود.
حجم سکته مغزی به عنوان محصولی از VTI و ناحیه مقطعی آئورت برآورد شده بود. بازده قلبی سپس به عنوان محصولی از ضربان قلب و حجم سکته مغزی محاسبه شده بود و تفاوت اکسیژن شریانی به عنوان خارج قسمتی از 〖V ̇O〗_2 تقسیم شده به وسیله بازده قلبی محاسبه شده بود. بازده قلبی و حجم سکته مغزی نسبت به سطح بدن بیان شده بود (شاخص قلبی و شاخص سکته مغزی، به ترتیب).
اگر چه روش داپلر مشمول خطای روش شناختی بالقوه (36)، قابلیت اطمینان و اعتبار بالا می باشد. در میان 13 نفر در این آزمایشگاه، ضریب همبستگی درونی برای حجم سکته مغزی حداکثری مشتق از داپلر در طول دو آزمون دوچرخه سواری یکسان R= 0.90 ، با یک ضریب تغییرات 8.5 % بود (29). هیچ تفاوت قابل توجهی در متوسط حجم سکته مغزی حداکثری هنگام مقایسه اندازه گیری های داپلر با کسانی که توسط مقاوت ظاهری ژنتیکی قفسه سینه در هشت پسر تعیین شده بود (60± 11 mL ، در مقابل 68±13 mL) مشاهده نشده بود (30).
زمان تخلیه سیستولیک در تمرین حداکثری از منحنی های زمان - سرعت مشتق از داپلر تعیین شده بود. زمان پر شدن دیاستولیک در دوره خستگی سپس به عنوان زمان چرخه قلبی (ضربان قلبی maximal /60) منهای زمان تخلیه سیستولیک (نادیده گرفتن دوره های سیستولیک isovolumic جزئی و دیاستولیک) برآورد شده بود. سرعت تخلیه سیستولیک و سرعت پر شدن دیاستولیک در تمرین حداکثری توسط تقسیم حجم سکته مغزی حداکثری با تخلیه سیستولیک و دوره های پر شدن دیاستولیک برآوردی تعیین شده بود، به ترتیب، با فرض اینکه حجم سکته مغزی مربوط به حجم پر شدن بطن چپ در هر ضربان می باشد.
تفاوت های فیزیولوژیک و آنتروپومتریک بین دوچرخه سواران و افراد آموزش ندیده توسط آزمون t استیودنت مستقل مورد بررسی قرار گرفته بود. معنی داری آماری به عنوان P< 0.05 تعریف شده بود.
رضایتنامه آگاهانه و موافقت والدین و کودکان به دست آمده بود. این مطالعه توسط کمیته بازبینی رسمی مرکز پزشکی Baystate مورد بررسی قرار گرفته و تایید شده بود.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 

09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com

Overview of the Physiology and Pathophysiology of Leptin With Special Emphasis on its Role in the Kidney

Abstract
The adipocyte product leptin is a pleiotropic adipokine and hormone, with a role extending beyond appetite suppression and increased energy expenditure. This review summarizes the biology of the leptin system and the roles of its different receptors in a multitude of cellular functions in different organs, with special emphasis on the kidney. Leptin's physiological functions as well as deleterious effects in states of leptin deficiency or hyperleptinemia are emphasized. Chronic hyperleptinemia can increase blood pressure through the sympathetic nervous system and renal salt retention. The concept of selective leptin resistance in obesity is emerging, whereby leptin's effect on appetite and energy expenditure is blunted, with a concomitant increase in leptin's other effects as a result of the accompanying hyperleptinemia. The divergence in response likely is explained by different receptors and post-receptor activating mechanisms. Chronic kidney disease is a known cause of hyperleptinemia. There is an emerging view that the effect of hyperleptinemia on the kidney can contribute to the development and/or progression of chronic kidney disease in selective resistance states such as in obesity or type 2 diabetes mellitus. The mechanisms of renal injury are likely the result of exaggerated and undesirable hemodynamic influences as well as profibrotic effects.

مروری بر فیزیولوژی و پاتوفیزیولوژی لپتین با تاکید ویژه بر نقش آن در کلیه
لپتین یک هورمون پپتیدی ترشح شده توسط بافت چربی، اولین و بهترین راه حل برای نقش خود در سرکوب اشتها شناخته شده است. از لحاظ تاریخی، جهش ژن لپتین در یک نژاد از موش ها در آزمایشگاه جکسون ( نوار هاربر ، ME ) که توسط اینگالس و همکارانش در سال 1950 شرح داده شده، کشف شده بود. این موش هایپرپاژیا (افزایش غیر طبیعی اشتها در مصرف مواد غذایی بر اثر صدمه به هیپوتالاموس) و مصرف انرژی کاهش یافته و چاقی توسعه یافته با شروع 6 هفته از سن خود را نمایش داده، و تا به دست آوردن وزن برای رسیدن به بیش از دو برابر همتایان غیرچاق خود استمرار داشتند، و نابارور بودند. این ژن، ob نامیده می شد و از یک الگوی ارث بری تعبیت می کند. به طور مشابه، چند سال بعد، جهش در ژن لپتین گیرنده توصیف شده و و این ژن برای دیابت db نامگذاری شد. موش هایی که db/db بودند عادت بدنی و ویژگی های متابولیسمی مشابه موش های ob/ob، و نیز ناباروری نمایش دادند. علاوه بر این، هر دو موش های با کمبود ob و کمبود db دیابت نوع 2 را توسعه داده بودند، که از خفیف تا شدید و در محدوده زمانی معین و کوتاه عمر خود با توجه به فشار و زمینه ژنتیکی این موش ها می باشد. به طور مشابه، هر دو جهش های ژنتیکی نارسایی کلیوی از نفروپاتی دیابتی (ضایعات چشمی مؤثر) را توسعه داده بودند. بیماری کلیوی در این موش های ob/ob خفیف تر و با تغییرات التهابی کمتر از موش های db/db توصیف شده بود. با این حال، این تفاوت ها نیز ممکن است به فشار پس زمینه مختلف از موش ها مرتبط باشد، و باید با احتیاط تفسیر شود.
آزمایش های پارابایوسیس هدایت شده توسط کلمن در سال 1960 منجر به این فرضیات شد که موش ob/ob دچار کمبود برای یک عامل در گردش درگیر در تنظیم سوخت و ساز بدن است و اینکه این موش های db/db دارای این عامل سیری در مقادیر زیاد می باشند، اما مقاوم به آن است. موش های سالم با db/db پارابایوسیس منجر به کاهش مصرف غذا، کاهش سطح قند خون، و مرگ در اثر گرسنگی موش سالم در عرض یک هفته می باشند؛ و db/db با ob/ob های پارابایوسیس منجر به تقریب نرمال فنوتیپ سوخت و ساز بدن بعدی می شود، اما هیچ تغییری در موش db/db ایجاد نمی شود. علاوه بر این، آزمایش های متقابل اصلاحی بین db/db و ob/ob از نظر فنوتیپی موش سالمی در نوزادان به همراه داشته، اشاره مجدد به نقص ژن جداگانه و ماهیت مغلوب هر دو نقص دارد.
این تا سال 1994 نبود، و با پیش بینی زیاد، به عنوان موجی از مطالعات که پس از مدت کوتاهی بعد از آن نشان داده شده بود، که ژن ob شبیه سازی شده، کشف محصول این را به همراه داشت: لپتین ( به دست آمده از لپتوس یونانی، به معنی لاغر)، به جمعیت با سرعت افزایش نسبت های چاقی قبلی امیدواری می دهد. با این حال، با توانایی کسب شده جدید برای اندازه گیری لپتین، این مشخص شد که اکثریت جمعیت چاق مقاوم به لپتین اند به جای کمبود لپتین.
زیست شناسی لپتین
ساختار
ژن (ob) لپتین بر روی کروموزوم 6 در موش و بر روی کروموزوم 7 در انسان واقع شده است؛ این 2 ژن ها 84 ٪ مشابه اند و شامل 3 اگزون می باشند. محصول این ژن، لپتین، یک پروتئین 16-kDa متشکل از 167 اسید آمینه می باشد. انتهای این آمینه حاوی توالی های ترشحی ساخته شده از 21 نوع اسید آمینه است که به لپتین رها شدن در گردش خون متصل شده اند، به طوری که سرم لپتین در واقع از 146 اسید آمینه ساخته شده است. ژن لپتین گیرنده روی کروموزوم 4 در موش و کروموزوم 1 در انسان واقع شده است. محصول آن، لپتین گیرنده (ObR) ، متعلق به خانواده کلاس I گیرنده های سیتوکین می باشد. بخش بعدی شامل شرح مفصلی از گیرنده های لپتین و زیست شناسی شان است.
لپتین گیرنده
ساختار و مکانیزم
خانواده کلاس I گیرنده های سیتوکین شامل لپتین، اینترلوکین (IL)-2، اینترفرون، و رشد گیرنده های هورمون می باشد. این گیرنده ترکیبی از 3 بخش، ابعاد خارجی،گذرنده از غشاء و داخل سلولی است. پس از اتصال لپتین، گیرنده های تولید دایمر برای فعال سازی بیشتر این گیرنده ضروری است. دامنه خارج سلولی شامل 3 ناحیه عملکردی ضروری برای اتصال لپتین (همسانی گیرنده سیتوکین های 1 و 2 ) و یا برای فعال سازی گیرنده (دامنه IG- مانند و دامنه غشاء مجاور فایبرونکتین (وزن مولکولی بالای گلیکوپروتئین ماتریکس خارج سلولی) نوع III یا FNIII ) ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است. 6 ایزوفرم از لپتین گیرنده وجود دارد، که به طور عمده با حوزه های داخل سلولی آنها متفاوت می باشد، و در بخش ایزوفرم گیرنده های لپتین بیشتر شرح داده شده است. یک بهترین و فعالترین مشخصه لپتین گیرنده ها طولانی بودن است (ObRb)، که در دهانه سراسر غشای پلاسمایی و دارای طولانی ترین بخش داخل سلولی متشکل از 302 اسید آمینه است. حوزه های داخل سلولی دیگر ایزوفرم کمتر از 50 اسید آمینه می باشد.
علامت دهی (سیگنالینگ) گیرنده
بخش داخل سلولی طولانی چیزی است که عملکرد گیرنده ارائه می دهد و آن را برای انتقال قدرت اصلی سیگنالینگ لپتین را با استفاده از ادم کیناز ( JAK ) / مسیر مبدل سیگنال و فعالان تکثیر ( STAT ) اجازه می دهد. اتصال لپتین موجب شکل عمده Box1 واقع در بخش مجاور دامنه سیتوپلاسمی از گیرنده برای اتصال به آن از نزدیک در ارتباط تیروزین کیناز : JAK2 می باشد. دومین شکل عمده Box2 ممکن است مهمترین دیستال برای حداکثر فعالیت JAK2 باشد. JAK2 فعال به نوبه خود موجب اتصال و فعال شدن 4 ، STATs مختلف : 1 ، 3، 5 ، و 6 شود. فعال شدن STAT3 باعث تولید دایمر با STAT3 دیگر و پیچیده می شود که به هسته ای حرکت می کند که آن به DNA متصل شده و به عنوان یک فاکتور تکثیر عمل می کند، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. سیگنالیگ لپتین گیرنده از طریق مسیر های اضافی رخ می دهد، که به شرح زیر است: (1) از طریق سیگنال خارج سلولی تنظیم شده مسیر پروتئین کیناز، که به نوبه خود باعث تحریک پروتئین کیناز فعال شده با میتوژن می شود. (2) از طریق زیرلایه های 1 و 2 گیرنده انسولین، که منجر به فعال سازی مسیر فسفاتیدیل 3 - کیناز (PI3-K) می شود، که با انسولین به اشتراک گذاشته شده است. (3) از طریق منوفسفات آدنوزین (AMP) فعال شده مسیر کیناز . و یا (4) از طریق فعال سازی هدف پستانداران از راپامایسین سرین / ترئونین کیناز. همه این مسیرها نیاز به فعال سازی JAK2 دارد، اما پس از آن در نوسان است. ایزوفرم های گیرنده های کوتاه حاوی شکل عمده Box1 قادر به فعال سازی JAK2 اند، هر چند به میزان کمتر از ایزوفرم طولانی است. در موارد از بیش فعال سازی گیرنده، حتی برخی از سیگنالینگ STAT برای یکی از ایزوفرم های کوتاه ObRa گزارش شده است.
ایزوفرم های لپتین گیرنده
شش ایزوفرم مختلف از ObR در موش شناسایی شده است، و در 5 تا از این در انسان وجود دارد. تولید ایزوفرم های مختلف ناشی از یک سیگنال متصل قبل از آن می باشد. ایزوفرم های گیرنده ObRa ، ObRc ، و ObRd دامنه های مشابه خارج سلولی و گذرنده از غشاء را به اشتراک گذاشته اند و 29 اسید آمینه اول از حوزه داخل سلولی به عنوان گیرنده های طولانی فعال ObRb اند، اما در ساختار پس از آن در نوسان اند و دامنه سیتوپلاسمی شان در محدوده 32 تا 40 اسید آمینه در طول دارند. ObRe یک گیرنده محلول فقط با دامنه خارج سلولی است ، و ObRf یک ایزوفرم تنها شرح داده شده در موش می باشد (شکل 1). گیرنده های لپتین (ObR) به طور گسترده ای در سراسر سیستم اعصاب مرکزی و بافت های محیطی، ضمن اشاره به اثرات گسترده از لپتین بیان شده اند. گیرنده ObRb طولانی گیرنده اصلی در هیپوتالاموس است، در حالی که گیرنده های کوتاه ObRa خیلی بیشتر در حاشیه فراوان اند، به خصوص کلیه. هر دو ObRa و ObRc در شبکه های کوروئیدی حضور دارند و برای حمل در سراسر لپتین به موانع مغز خون با اهمیت می باشند.
هیچ یک از ایزوفرم های کوتاه قادر به اتصال و فعال سازی JAK2 در شرایط فیزیولوژیک نمی باشند. با این حال، ObRa فراوان ترین گیرنده، و دارای برخی از توانایی های سیگنالینگ اند زمانی که تظاهر می یابند. نکته بعدی بویژه به کلیه مربوط می شود (به بخش لپتین و اثرات کلیوی مراجعه کنید). یک نقش مفروض برای ObRa درونی سازی و دفع لپتین، و نیز حمل در سراسرموانع مغز خون می باشد. گیرنده محلول ObRe آزادانه در پلاسما می گردد و ممکن است در کاهش ترخیص لپتین نقش با اهمیتی بازی کند و نیز ممکن است نقش مهمی در حمل آن در سراسر موانع مغز خون متصل به آن بازی کند.
بازخورد و تلفیق
از جمله اقدامات حاصل از فعال سازی گیرنده های طولانی، بازخورد منفی در سیگنالینگ لپتین به خود از طریق القای سنتز 2 پروتئینهای گیرنده سرکوبگر است : سرکوبگری سیتوکین 3 (SOCS3) و پروتئین تیروزین فسفاتاز 1B ، در شکل 2 نشان داده شده است. علاوه بر این، مدولاسیون سیگنالینگ گیرنده رخ می دهد؛ به عنوان مثال، انسولین واکنش به لپتین را تقویت می کند.
مقاومت لپتین
مقاومت لپتین به توانایی کاهش یافته لپتین به انتقال سیگنال های خود به هیپوتالاموس و وادار به سرکوب کردن اشتها اشاره دارد. مقاومت لپتین می تواند ناشی از انواع نقص در طول این مسیر باشد، که به شرح زیر است : (1) جهش در ژن گیرنده لپتین ، db؛ (2) نقص در حمل لپتین در سراسر موانع مغز خون به هیپوتالاموس؛ (3) نقایصی در ایزوفرم گیرنده طولانی و یا مسیر سیگنالینگ آن؛ (4) از طریق خود لپتین در تنظیم گیرنده آن به طور منفی؛ و (5) از طریق فشار شبکه آندوپلاسمی.
جهش های گیرنده لپتین بسیار نادر هستند؛ آنها ناشی از تعویض تک نوکلئوتیدی اند که منجر به یک کدون توقف زودرس در تکثیر یا انتقال ژن می باشد. در جوندگان، جهش بدمعنی در ژن db ممکن است به یک دامنه خارج سلولی معیوب منجر شود، تمام گیرنده های لپتین غیر فعال، از جمله در موش زاکر چاق (fa-/fa-) ارائه می شود. در موش، جایگزینی تک نوکلئوتیدی همچنین منجر به یک کدون توقف زودرس در حوزه داخل سلولی، در نقطه اسید آمینه می شود که در آن گیرنده های کوتاه و بلند در نوسان اند، تنها گیرنده ObRb غیرعملکردی ارائه می شود. در انسان، تنها نقص دوم توصیف شده است، هر چند به ندرت، با یک تعویض G به A در اگزون 16 که منجر به کاهش بیان گیرنده طولانی می شود.
حمل لپتین در سراسر موانع مغز خونی به سیستم عصبی مرکزی در یک مکانیزم حمل تسهیل ساز اشباع رخ می دهد که شامل اتصال لپتین به شکل کوتاه گیرنده ، ObRa، واقع در اندوتلیوم عروق در شبکه های کوروئید می باشد. نقص در حمل و نقل مانع bloodbrain ممکن است از یک ایزوفرم معیوب منجر شود.
به جای جهش، پلی مورفیسم ژن لپتین بسیار شایع تر است و در ایزوفرم های گیرنده مختلف ناشی می شود، که ممکن است منجر به اتصال کاهش یافته و یا عدم توانایی برای فعال سازی مسیر JAK/STAT شود.
همانطور که در بخش قبلی توضیح داده شد، باز خورد منفی لپتین در سنتز خودش با فعال سازی سرکوبگر SOCS3 می باشد. مدیریت محیطی لپتین موجب ارسال افزایش یافتهRNA (mRNA) از SOCS3 در هیپوتالاموس موش، در عرض چند ساعت می شود. مکانیزم بازخورد منفی دوم ناشی از لپتین است که از طریق پروتئین تیروزین فسفاتاز 1B می باشد: دفسفریلاسیون JAK2 توسط واکنش غیر فعال دوم می باشد . موش با سیگنالینگ SOCS3 معیوب افزایش حساسیت به لپتین را نشان می دهد و از چاقی ناشی از رژیم غذایی محافظت می کند.
تأکید شبکه آندوپلاسمی (ER) به اندازه گیری غیر طبیعی پروتئین نوظهور در ER اشاره دارد، هنگامی که انباشته شده، منجر به فشار ER می شود. هنگامی که فشار ER رخ می دهد، آن توسط یک تغییر در پروتئین ها و همراهان تاشو آن، که به کاهش لپتین و حساسیت به انسولین گیرنده منجر می شود، همراه است. یک رژیم غذایی با چربی بالا و یا افزایش سایتوکاین های التهابی می توانند هر دو منجر به فشار ER شوند. مکانیسم دقیق چگونگی توسعه مقاومت، مشخص نیست.
کنترل لپتین
محل های سنتز
لپتین به طور عمده در بافت چربی سفید سنتز شده است. با این حال، ژن لپتین در برخی از بافت های دیگر مانند جفت، تخمدان، سلول های اپیتلیال پستان، عضلات اسکلتی، معده، بافت چربی قهوه ای، مغز استخوان و بافت های لنفوئید بیان شده است.
تنظیم سنتز
سطوح لپتین در موازات آن به توده بافت چربی افزایش می یابد. انتشار لپتین به شیوه ای ضربانی است، توسط سیگنال های کوتاه مدت اضافی مدوله شده: سطوح افزایش بعد از غذا به شدت است، و با روزه داری سرکوب شده است. پس از 24 تا 36 ساعت ناشتا بودن، سطوح لپتین پایه 40 ٪ تا 70٪ با وجود تغییر در توده چربی می رسد. غلظت لپتین در یک ریتم شبانه روزی دنبال می شود، که بالاترین بین نیمه شب و صبح زود و کمترین در اواسط بعد از ظهر می باشد.
با این حال، این الگو بیشتر از زمان بندی وعده غذایی به دلیل تغییر در نتایج صرف غذا در یک تغییر مشابه در ریتم شبانه روزی برای یک ساعت درون زا در ارتباط است. سطوح چاقی بالاتر با توجه به دامنه پالس بالاتر، و در عین شاخص توده بدن (BMI) زنان سطوح بیشتری از لپتین را دارند که پس از یائسگی کاهش داشته است. این سطوح سن در هر دو زنان و مردان کاهش می یابد، و در نهایت، سطوح سرم در نارسایی کلیه بالاتر است، تا حد زیادی به علت کاهش ترخیص می باشد.
انسولین و واسطه های التهابی حاد و استفاده از نشانگر مانند گلوکوکورتیکوئیدها، تومور نکروز فاکتور - α و IL-1 سرم لپتین را افزایش می دهد. به طور مشابه، در جوندگان (همستر و موش)، اندوتوکسین باکتریایی سطوح لپتین را افزایش می دهد و تغییرات بعدی اشتهایی همراه التهاب و عفونت است. استروژن با سطوح لپتین بالاتر نیز همراه است. عوامل که باعث کاهش سرم لپتین است در معرض سرما، روزه، ورزش، هورمون رشد، سوماتوستاتین، سیگار کشیدن، و آندروژن می باشد.
مکانیزم های تنظیم ترشح تنها تا حدودی درک شده اند: سیستم آدرنرژیک از طریق تحریک گیرنده β3 در چربی حالت ژن لپتین را کاهش می دهد. به طور مشابه، استفاده از ایزوپروترینول (داروی مورد استفاده برای کاهش ضربان قلب)، β آگونیست، با کاهش میزان لپتین در ارتباط است. مدولاسیون از طریق گیرنده های آدرنرژیک ممکن است کاهش لپتین را در واکنش به سرما، روزه داری، و ورزش توضیح دهد. در مقابل، مروج های ژن لپتین توسط C/EBP-α (/CCAAT تقویت کننده اتصال پروتئین α) تحریک شده اند، که همچنین در تمایز چربی نقش دارند. سطوح افزایش یافته مزمن در چاقی با انسولین و کورتیزول مدوله شده در هر دو مکانیزم های پیش انتقال و پس انتقال دیده می شود. از آنجا که لپتین، سیستم آدرنرژیک را تحریک می کند، بازخورد منفی از طریق گیرنده های β - آدرنرژیک بر ساخت و ترشح لپتین به منزله مکانیزم متعادل تحت شرایط فیزیولوژیک می باشد.
فارماکوکینتیک
لپتین در 2 شکل گردش می کند: محدود و آزاد. در فرم آزاد، مانند بسیاری از پپتیدهای، نیمه عمر کوتاه است ( طول مدت، 3.4 دقیقه)، در حالیکه فرم محدود دارای نیمه عمر 71 دقیقه می باشد. لپتین به گیرنده های خود و پروتئین حامل متصل می شود و نیمه عمر توسط پروتئین های متصل شونده تحت تاثیر قرار می گیرد.
توزیع و ترخیص بافتی
مطالعات با استفاده از تصویر برداری توموگرافی انتشار پوزیترون لپتین برچسب شده، اکثریت لپتین به قشر کلیه محلی بعد از 15 دقیقه از تزریق، با باقی مانده در سیستم خون ساز، در هر دو موش و میمون رزوس را نشان می دهد. سطوح لپتین متصل به هیپوتالاموس و بافت های دیگر مانند بافت چربی سفید برای شناسایی بیش از حد کوچک اند و به یک روش توموگرافی انتشار میکرو پوزیترون نیاز دارد. قشر کلیه این صحبت ها را به طور عمده به ترخیص لپتین، که عمدتا کلیوی است متصل می کند (بخش بیماری مزمن کلیه ناشی از افزیش چربی خون را ببینید).
اثرات عملکردی لپتین
لپتین به عنوان یک هورمون چندگانه با نقش فراتر از سرکوب اشتها و افزایش مصرف انرژی در حال ظهور می باشد. آن به عنوان نشانه وضعیت تغذیه بدن به سیستم تولید مثل، سیستم ایمنی بدن، سیستم قلبی عروقی، سیستم اسکلتی، و محور هورمون تیروئید عمل می کند. علاوه بر این، آن از طریق اثر بر روی کبد و لوزالمعده، و بر فشار خون هر دو به طور مستقیم و از طریق سیستم عصبی سمپاتیک یک نقش نظارتی در قندخون دارد.
لپتین گیرنده طولانی ObRb و مقادیر بسیار بزرگتر، لپتین گیرنده کوتاه ObRa تقریبا در هر ارگان بیان شده است. نقش لپتین در ادامه توضیح داده می شود. بخش زیر شرح مفصل تری از عملکرد فیزیولوژیکی لپتین و همچنین اثرات معیوب در حالت های افزیش چربی خون را فراهم می کند (جدول 1).
مدولاسیون سیری و افزایش مصرف انرژی
کمبود لپتین در موش و انسان افزایش اشتها را نشان می دهد، که اجرای لپتین را معکوس می کند. محل اصلی فعالیت، هسته کمانی هیپوتالاموس است، جاییکه در آن لپتین mRNA ژن نوروپپتید کاهش اشتهای Y (NPY) را کاهش می یابد و باعث افزایش حالت اشتهای پروپیوملانوکورتین (POMC) می شود. موش Ob/ob ، که در NPY دچار نقص هستند، کمتر از ob/ob همتایان خود با NPY سالم، چاق هستند. به طور مشابه، مسدود کردن هورمون محرک ملانوسیت α (MSH) و یا ملانوکورتین (MC3) و 4 گیرنده، که از طریق سیگنال های POMC ، برای وادار کردن کاهش وزن در اداره لپتین با شکست مواجه است.
لپتین علاوه بر فعالیت در کاهش با افزایش همراه با پاداش در مصرف مواد غذایی، در هیپوتالاموس جانبی با تنظیم دوپامین و کاهش سطح آن با واسطه گری می کند.
مکانیسم های متعددی وجود دارد که از طریق آن لپتین، مصرف انرژی را افزایش می دهد: با افزایش فعالیت حرکتی، با افزایش سنتز هورمون تیروئید که در بخش بعدی شرح داده شده، و با افزایش سیستم عصبی سمپاتیک (SNS) خروجی. حالت دوم به نوبه خود باعث افزایش میزان سوخت و ساز پایه و ترویج تجزیه و تحلیل چربی می شود. در جوندگان با نقص لپتین، اداره لپتین مرکزی موجب تجزیه و تحلیل چربی و کاهش بافت چربی است. مسیر فعال سازی SNS به نظر می رسد که به جای سیستم STAT3 ،از طریق کیناز PI3 باشد.
نقش تیروئید
کمبود لپتین با کم کاری تیروئید هیپوتالاموس در ارتباط است. به طور مشابه، سطوح پایین لپتین که همراه با گرسنگی حاد با هورمون محرک تیروئید (TSH) و سطوح T4آزاد است، در اداره لپتین در مردان سالم برگشت پذیر است.
در مقابل، در چاقی، افزایش خفیف در سطوح TSH مشاهده شده است، و کاهشی پس از کاهش وزن بعد از جراحی چاقی دیده می شود. لپتین آزادسازی هورمون تیروتروپین آزاد (TSH) را تحریک می کند، که به نوبه خود سطح هورمون TSH و تیروئید را افزایش می دهد، و غیر فعال کردن هورمون تیروئید به T3 معکوس را کاهش می دهد و سطح فعال T3 را افزایش می دهد. مکانیسم عمل لپتین بر ترشح TSH در هیپوتالاموس در هر دوی مستقیم و غیر مستقیم است : به طور مستقیم، لپتین نورون POMC اشتها را در هسته کمانی تحریک می کند، که از طریق α-MSH بر گیرنده MC4 در ترشح TRH تحریک می کند. و به طور غیر مستقیم، لپتین مانع پروتئین مربوط به آگوتی و NPY است، که مانع ترشح TRH می شود، و منجر به تحریک بیشتر می شود. علاوه بر این، لپتین پایین تنظیم کبدی 3 آنزیم دیودیناس، که مسئولی برای غیرفعال کردن T4 به معکوس T3 می باشد؛ و دیودیناس کبدی نوع 1، که باعث افزایش تشکیل T3 از T4 می شود. اقدامات قبل از آن، از لپتین در محور تیروئید ناشی از افزایش تحریک هورمون تیروئید هیپوتالاموس و نیز فعال سازی محیطی به افزایش مصرف انرژی منجر می شود.
نقش تولید مثل
در کمبود لپتین، هر دو موش و انسان یک هیپوگنادیسم هایپوگونادوتروپیک مرتبط را نشان می دهند، که اداره لپتین را معکوس می کند، و مستقل از وزن بدن است. جایگزینی لپتین در کودکان دچار کمبود لپتین منجر به شروع بلوغ در سن مناسب می شود، یادآوری می کند که لپتین به جای یک ماشه، برای شروع بلوغ یک تسهیل کننده است. پس از روزه داری، میزان لپتین کاهش یافته در ارتباط با کاهش ضربان هورمون آزاد گونادوتروپین (GnRH) و سطوح هورمون جسم زرد (LH) می باشد. اداره لپتین این سطوح را در مردان جوان سالم ذخیره می گرداند.
مکانیسم عمل لپتین در تولید مثل از طریق تسهیل ضربان GnRH می باشد. هیچ گیرنده ObR در نورون های GnRH هیپوتالاموس وجود ندارد. با این حال، اینها در هسته کمانی بالاتر یافت می شوند جاییکه لپتین ممکن است سطوح کایسپتین ، نئوروکنین B ، و داینورفین را تنظیم کند، که در عمل به نوبه خود برای تحریک نورون های GnRH می باشد. روش جایگزین، و یا کار موازی ، 2 جمعیت دیگر نورون ها که در نورون های GnRH وارد می شوند ممکن است در تنظیم لپتین بلوغ نقش داشته باشند. اینها سلول های عصبی پریمامیلری شکمی و نورون های استریوپوتالامیک می باشد.
تنظیم قند خون در دیابتی ها
در حیوانات با کمبود لپتین مبتلا به دیابت نوع 2 ، بازسازی میزان سرم لپتین، گلوکز سرم را که حتی قبل از کاهش وزن رخ داده است را کاهش می دهد. لپتین اگلایسمیا را در سطوح سوپرفیسیولوگیک حتی در موش های غیر دچار به کمبود لپتین بازیابی می کند. جالب توجه است، اثر بعدی در هر دو دیابتی های نوع 1 و نوع 2 مشاهده شده است.
مکانیزم عمل لپتین بر قند خون هم مرکزی و محیطی می باشد. تزریق مرکزی لپتین به سیستم اعصاب مرکزی اگلایسمیا را بازیابی می کند و تزریق لپتین محیطی در موش های تحت درمان با استرپتوزوتوسین با کبد خارج از گیرنده های لپتین نیز سطوح قند خون را عادی می کند. به طور مرکزی، لپتین ممکن است گلوکونئوژنز کبدی را از طریق انسولین مهار کند، و به طور محیطی، لپتین ترشح گلوکاگون را مهار می کند و ممکن است مسیر معمول منوفسفات PI3-K/نوکلیوزیدی (AMP) فعال کیناز با انسولین را به اشتراک بگذارد، و به دفع گلوکز مستقیم و اسیدهای چرب آزاد کاهش یافته در سرم منجر شود. لپتین همچنین ترشح انسولین از پانکراس را به صورت رفتار وابسته به دوز مهار می کند. حتی اگر اهمیت مهار ترشح انسولین مشخص نباشد، لپتین به عنوان یک مولکول سیگنالینگ بین چاقی و غدد درون ریز لوزالمعده عمل می کند، بسیار شبیه به نقش آن در نرون های هیپوتالاموس می باشد.
اثر در اسکلت
موش ob/ob دچار کمبود لپتین و موشdb/db مقاوم در برابر لپتین افزایش در تراکم استخوان را علی رغم وجود هیپوگنادیسم خود نشان می دهند. تزریق لپتین داخل بطنی منجر به کاهش تراکم استخوان در موش ob/ob ، در حالی که تزریق محیطی هیچ اثری ندارد.
مکانیسم عمل لپتین احتمالا کاهش تراکم استخوان از طریق گیرنده ObRb در ساقه مغز است، که پس از آن مغز اطلاعات را از طریق سروتونین به هیپوتالاموس ونترومدیال تقویت می کند، و سپسSNS خروجی را در استئوبلاست افزایش می دهد، که منجر به افزایش تحلیل استخوان می شود. عوامل مسدود کننده β - آدرنرژیک تحلیل استخوان مرتبط با لپتین را معکوس می کند. با این حال، همه محل های اسکلتی با تزریق مرکزی لپتین مشابه تحت تاثیر قرار نمی گیرند. علاوه بر این، در شرایط آزمایشگاهی، لپتین اثر تشکیل دهنده استخوان توسط ترویج تمایزات استئوبلاستی دارد. بنابراین، حتی اگر اثر لپتین بر استخوان در طول حالت کمبود لپتین واضح به نظر می رسد، آن کمتر شناخته شده است که چه اثر مهمی در حالت های افزیش چربی خون مزمن مانند چاقی دارد. افزیش چربی خون ممکن است برای مفاصل زیان آور باشد. توسعه استئوآرتریت (آرتروز) به طور علّی به عوامل مکانیکی در چاقی مرتبط است. با این حال، این برای توضیح دخالت این بیماری در مفاصل کوچک کافی نمی باشد.
لپتین ممکن است یک پیوند مکانیکی بین توسعه آرتروز و چاقی فراهم کند. لپتین به صورت محلی توسط غضروف مفصلی تولید شده است، و گیرنده لپتین طولانی ObRb در سلول های غضروفی است، به طوری که لپتین ممکن است در هر دو شیوه درون ریز و پاراکرین به تنظیم بالای حالات متالوپروتئینازهای، که باعث تجزیه گلیکوژن عمل کند.
اثر بر سیستم قلب و عروق
لپتین با افزایش انطباق عروقی همراه است، و گیرنده های ObRb و ObRa در اندوتلیال و سلول های عضلات صاف عروق وجود دارد. با این حال، افزیش چربی خون ممکن است منجر به هیپرتروفی عضلات صاف و کمک به آترواسکلروز شود. موش دچار کمبود لپتین، با وجود چاقی خود، نسبتا عاری از بیماری عروق کرونر بودند. علاوه بر این، لپتین در سطوح بالا، اثرات پروترومبوتیک با ترویج تجمع پلاکتی دارد.
لپتین اثر مستقیم بر قلب دارد: یک اثر بالقوه مضر افزایش اکسیداسیون اسیدهای چرب قلب است، که منجر به افزایش مصرف اکسیژن میوکارد می شود. اثر سودمند لپتین، اثر ضد اپوپتوزی خود را با ایجاد اکسیژن مجدد از طریق مسیر PI3-K است. تزریق لپتین از آسیب مجدد محافظت می کند و باعث کاهش اندازه انفارکت می شود. لپتین از طریق یک پروتئین فعال شده با میتوژن سیگنال وابسته به کیناز هیپرتروفی قلب را ترویج می کند. علاوه بر این، لپتین ماتریکس خارج سلولی را تغییر می دهد و التهاب فعال شدن سلول T را افزایش می دهد.
جالب توجه است، برخی از مطالعات نشان داده است که لپتین آنژیوژنز (رگزایی)، را با تحریک تکثیر سلول های اندوتلیال و شکل گیری لوله مویرگی مانند ترویج داده اند. بنابراین، با ارائه سیگنال رگ زایی محلی، لپتین ممکن است مصرف انرژی را با افزایش جریان خون بهبود بخشد، و اتلاف حرارت و اکسیداسیون چربی را تسهیل می کند.
لپتین توسعه فشار خون بالا با تحریک مستقیم SNS در هیپوتالاموس را ترویج می نماید. تضاد لپتین مرکزی این فشار خون بالا را در لپتین تشریح و بخش فشار خون را معکوس می کند. روی هم رفته، افزیش چربی خون اثر نامطلوب قلبی عروقی، ترویج تصلب شرایین، فشار خون بالا و مستعد به ایسکمی میوکارد دارد. با این حال، اگر یک رویداد رخ دهد، این عوارض ممکن است کمتر به نقش محافظ و ضد آپوپتوز لپتین بیان شود. حالت دوم ممکن است " تناقض چاقی " که در نرخ بالاتر از انفارکت میوکارد نیز مشاهده شده است، اما میزان مرگ و میر کمتر در میان افراد چاق وجود دارد را توضیح دهد.
اثر بر روی کبد
همانطور که در بخش در قندخون ذکر شد؛ لپتین، خروجی گلوکز کبدی را کاهش می دهد، برداشت گلوکز را بهبود می بخشد، و تولید اسید چرب آزاد را کاهش می دهد. مدل هایی که به طور انتخابی تظاهر بیش از حد گیرنده های لپتین کبدی را از هپاتوستیاتوسیس (کبد چرب شناخته شده) محافظت می کند. به طور مشابه، کمبود لپتین در دیستروفی چربی شدید با مقاومت به انسولین و کبد چرب همراه است، و اداره لپتین را در دو فرآیند بعدی بهبود می بخشد. این مکانیسم بهبود احتمالاً از طریق لپتین واکنش به انسولین را تقویت می کند. با این حال، افزیش چربی خون به فیبروز (تصلب بافت های) کبدی مرتبط است. لپتین هر دو حالات و فعال سازی تغییر رشد فاکتور β (TGF-β) را افزایش می دهد، که اثرات تصلب بافت های قوی را افزایش می دهد. اگر چه مکانیسم حساسیت به انسولین از طریق گیرندهObRb طولانی می باشد، لپتین به طور مستقیم ممکن است گیرندهObRa را تحریک و وادار به تغییر تصلب بافت ها شود.
اثر بر سیستم ایمنی بدن
موش ob/ob با کمبود سلول های T پیدا می شوند و پس از آن مشاهده شده که به احتمال زیاد ابتلا به عفونت افراد با کمبود لپتین می باشد. کودکانی که دچار کمبود لپتین می باشند به احتمال زیاد، بیشتر از همتایان خود از عفونت می میرند. برعکس، مازاد لپتین با تحریک حالت خود ایمنی و پیش التهابی اغراق آمیز تر همراه است. برخی از این اثرات می تواند با این واقعیت که لپتین سلول های کمک کننده T را افزایش می دهد و باعث کاهش سلول های نظارتی T می شود، توضیح داده شود. لپتین باعث تنظیم افزایشی عملکرد فاگوسیتوز ماکروفاژها و افزایش فاکتور α نکروز تومور ، IL-6 و IL-12 می شود.

جهت خرید فایل تماس بگیرید 
09375520909 - شبستری
shabestari716@gmail.com