تأمین توان ایمپلنت‌های طبی با ژنراتورهای توان زیست تخریب‌پذیر

ژنراتورهای توان زیست تخریب‌پذیرپژوهشگران می‌گویند دستگاه‌های زیست تخریب‌پذیری که با استفاده از همان اثر مسبب الکتریسیتۀ ساکن انرژی تولید می‌کنند، می‌توانند برای تأمین توان ایمپلنت‌های الکترونیکی موقت و جذبی استفاده شوند.

امروزه دستگاه‌های الکترونیکی کاشتنی به درمان همه چیز از قلب آسیب‌دیده تا صدمه‌های ناشی از ضربۀ مغزی کمک می‌کنند. برای نمونه، ضربان‌سازها می‌توانند به حفظ تپش منظم قلب کمک کنند و حسگرهای مغزی می‌توانند برای جلوگیری از تورم‌های خطرناک بر مغز نظارت کنند.

با این حال، ایمپلنت‌های الکترونیکی استاندارد پس از خالی شدن منبع تغذیه باید از بدن جدا شوند تا مبادا باعث عفونت در محل شوند. ولی جدا کردن آنها از طریق جراحی می‌تواند عوارض بالقوه خطرناکی را در پی داشته باشد. پژوهشگران سرگرم توسعۀ ایمپلنت‌های الکترونیکی موقتی هستند که هنگامی که به آنها نیازی نیست تجزیه شده و جذب بدن می‌شوند ولی وابستگی آنها به منبع توان خارجی کاربرد آنها را محدود می‌کند.

حال، پژوهشگران ژنراتورهای توان زیست تخریب‌پذیر را توسعه داده‌اند که پدیده‌ای به نام تریبوالکتریسیته (triboelectricity) را که شایع‌ترین علت الکتریسیته ساکن است مهار می‌کنند. هنگامی که دو مادۀ متفاوت به صورت مکرر به هم مالیده شده و سپس جدا شوند، سطح یکی از مواد می‌تواند از سطح مادۀ دیگر الکترون جذب کند. به همین دلیل است که مالیدن پا روی فرش یا شانه زدن موها می‌تواند الکتریسیتۀ ساکن ایجاد کند. این پژوهشگران یافته‌های خود را در نسخۀ ماه مارس مجلۀ Science Advances منتشر کرده‌اند.

ژنراتورهای توان زیست تخریب‌پذیردر قلب این دستگاه جدید، دو لایه از پلیمرهای تجاری موجود، ارزان قیمت و زیست‌ تخریب‌پذیر همچون PGLA و PLA قرار دارد که در بخیه‌های طبی نیز بکار می‌روند. یکی از این لایه‌ها نواری مسطح و باریک است در حالی که لایه دیگر ورقه‌ای است که با میله‌هایی تا طول ۳۰۰ نانومتر پوشانده شده است. این لایه‌ها توسط بلوک‌هایی از پلیمر زیست‌تخریب‌پذیر از یکدیگر جدا شده‌اند و هنگامی که روی هم کشیده شده و از هم جدا می‌شوند الکتریسیته تولید می‌کنند.

پژوهشگران در آزمایشگاه دریافتند که ژنراتورهای توان زیست تخریب‌پذیر آنها می‌توانند به چگالی توان ۳۲٫۶ میلی وات بر مترمربع دست یابند. آنها کشف کردند که این مقدار می‌تواند توان یک دستگاه تحریک عصبی را که به کنترل رشد نورون کمک می‌کند فراهم کند. Zhong Lin Wang دانشمند علوم مواد در موسسۀ نانوانرژی Beijing و مولف دوم پژوهش می‎گوید: «نتایج ما دریچه‌ای را به سوی دستگاه‌های الکترونیکی کاملاً جذبی باز می‌کند. تمام دستگاه می‌تواند در بدن جذب شود و نیازی به جراحی اضافه برای جدا کردن آن نیست.»

این پژوهشگران اشاره می‌کنند که می‌توانند عمر ژنراتورهای توان زیست تخریب‌پذیر را با توجه به نیاز ایمپلنت الکترونیکی که قرار است از توان آن استفاده کند از ساعت‌ها تا سال‌ها تنظیم کنند. آنها پیشنهاد می‌کنند که دستگاه‌های آینده می‌توانند توان خود از طریق انرژی مکانیکی حاصل از تپش قلب یا تنفس فراهم کنند.

Wang می‌گوید: «ما با بازیابی انرژی بیومکانیکی از بدن انسان، یک منبع توان بالقوه فراهم کرده‌ایم.»

منبع: IEEE Spectrum

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

ExosNews on Telegram

ما را در تلگرام دنبال کنید!

مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی

عضویت در کانال تلگرام
بستن