فناوری های پزشکی کاشته شده در بدن را شارژ کنید

به گزارش سیناپرس، دانشمندان توانستند بهره وری انتقال انرژی بی سیم توسط امواج ماورای صوت را بهبودبخشیده و برق تریبوالکتریک تولید کنند. به گفته پژوهشگران، امواج ماورای صوت در شارژ بی سیم باتری ها در زیر آب یا در دستگاه های الکترونیکی کاشته شده در بدن کاربرد دارد.

با افزایش سن جمعیت و با پیشرفت فناوری های پزشکی، تعداد بیمارانی که از دستگاه های الکترونیکی کاشته شده در بدن مانند ضربان ساز مصنوعی و دفیبریلاتور استفاده می کنند، در سراسر جهان در حال افزایش است.

در حال حاضر باتری دستگاه های کاشته شده در بدن با جراحی جایگزین می شود که ممکن است منجر به عوارض متعددی برای سلامتی شود. به گزارش سیناپرس،بر این اساس، یک تکنیک شارژ جدید با انتقال انرژی بی سیم در حال ظهور است که می تواند برای شارژ باتری دستگاه های زیر آب مانند سنسورهایی که برای نظارت بر شرایط کابل های زیردریایی استفاده می شوند نیز استفاده شود.

مؤسسه علم و فناوری کره (KIST) اعلام کرد: یک تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر هیون-چئول سانگ (Hyun-Cheol Song) در مرکز تحقیقات مواد الکترونیکی یک فناوری انتقال انرژی بی سیم ماورای صوت را توسعه داده که می تواند در موارد فوق استفاده شود.  

به گزارش سیناپرس،القای الکترومغناطیسی (EM) و تشدید مغناطیسی را می توان در انتقال انرژی بی سیم استفاده کرد. القایی الکترومغناطیسی در حال حاضر در گوشی های هوشمند و هدفون های بی سیم استفاده می شود. با این حال، استفاده از آن محدود است زیرا امواج الکترومغناطیسی نمی توانند از آب یا فلز عبور کنند و در نتیجه فاصله شارژ کوتاهی ایجاد می شود.

علاوه بر این، نمی توان از این روش به راحتی برای شارژ مجدد وسایل پزشکی کاشته شده در بدن بیماران استفاده کرد زیرا گرمای تولید شده در هنگام شارژ مضر است. روش تشدید مغناطیسی مستلزم آن است که فرکانس های تشدید مولد میدان مغناطیسی و دستگاه فرستنده دقیقاً یکسان باشند. علاوه بر این، خطر تداخل با سایر فرکانس‌های ارتباطی بی ‌سیم، مانند Wi-Fi و بلوتوث نیز وجود دارد.

بنابراین، تیم تحقیقاتی، امواج مافوق صوت را به ‌عنوان یک رسانه انتقال انرژی، به جای امواج الکترومغناطیسی یا میدان‌های مغناطیسی به کار گرفت. به گزارش سیناپرس،سونار که از امواج اولتراسوند استفاده می کند معمولاً در محیط های زیر آب استفاده می شود و در بدن انسان برای کاربردهای مختلف پزشکی مانند تشخیص وضعیت اندام یا جنین استفاده شده است. با این حال، روش‌های انتقال انرژی صوتی موجود به دلیل راندمان انتقال پایین انرژی آکوستیک به راحتی تجاری نمی ‌شوند.

در ادامه تیم تحقیقاتی مدلی را توسعه دادند که امواج مافوق صوت را با استفاده از اصل تریبوالکتریک دریافت و به انرژی الکتریکی تبدیل می ‌کند که امکان تبدیل ارتعاشات مکانیکی کوچک را به انرژی الکتریکی به طور مؤثر فراهم می‌ آورد. با افزودن یک ماده فروالکتریک به ژنراتور تریبوالکتریک، راندمان انتقال انرژی مافوق صوت به طور قابل توجهی از کمتر از ۱ درصد به بیش از ۴ درصد بهبود یافت.

علاوه بر این، شارژ بیش از ۸ مگاوات در فاصله ۶ سانتی متری امکان پذیر بود که برای کار همزمان ۲۰۰ LED یا انتقال داده های سنسور بلوتوث در زیر آب کافی بود. علاوه بر این، دستگاه جدید دارای راندمان تبدیل انرژی بالا و تولید مقادیر حاشیه ای کمی از گرما بود. 

به گزارش سیناپرس، دکتر سانگ توضیح داد که این مطالعه نشان داد که دستگاه های الکترونیکی می توانند با شارژ بی سیم از طریق امواج اولتراسونیک هدایت شوند. اگر پایداری و کارایی دستگاه در آینده بیشتر بهبود یابد، این فناوری می تواند برای تامین برق به صورت بی سیم به حسگرهای قابل کاشت در بدن یا حسگرهای اعماق دریا که در آن تعویض باتری ها دست و پا گیر است، استفاده شود.

شرح و نتایج این تحقیق در آخرین شماره مجله تخصصی Energy & Environmental Science منتشر شده است.

مترجم: کاظم فلاحی پناه

No tags for this post.