اینبار فناوری فراصوت به کمک دنیای سلامت و پزشکی می آید. با افزایش تقاضا برای دستگاههای پزشکی قابل کاشت (ایمپلنت) در سراسر جهان، نگرانیها در مورد قابلیت استفاده طولانی مدت و ایمنی بیمار نیز افزایش مییابد. دستگاههایی مانند ضربانسازها، محرکهای عصبی و سیستمهای دارورسانی به دلیل افزایش جمعیت، بیماریهای مزمن و آسیبهای تصادفی، به طور فزایندهای رایج میشوند.
اما با وجود پتانسیل نجاتبخشی آنها، این ایمپلنتها با یک محدودیت حیاتی همراه هستند. باتریها در نهایت تمام میشوند و نیاز به تعویض دارند.
هر بار که این اتفاق میافتد، بیماران باید به اتاق عمل برگردند. این جراحیهای مکرر خطرات و ناراحتیهای جدی برای سلامتی ایجاد میکنند و شارژ مجدد باتری را به یک مشکل حل نشده حیاتی در این زمینه تبدیل میکنند. اکنون، یک تیم تحقیقاتی کره جنوبی ممکن است یک راه حل موفقیتآمیز پیدا کرده باشد.
شارژ سونوگرافی بدون سازش
پروفسور جینهو چانگ و تیمش در DGIST (موسسه علوم و فناوری دائگو گیونگبوک) یک سیستم شارژ بیسیم مبتنی بر سونوگرافی توسعه دادهاند که میتواند باتریهای دستگاههای کاشت را بدون جراحی به طور ایمن و کارآمد شارژ کند.
با افزایش تقاضا برای دستگاههای پزشکی قابل کاشت در سراسر جهان، نگرانیها در مورد قابلیت استفاده طولانی مدت و ایمنی بیمار آنها نیز افزایش مییابد.
لایه اول امواج فراصوت ورودی را دریافت و به برق تبدیل میکند. لایه دوم انرژی فراصوت باقیمانده را که از آن عبور میکند، جمعآوری میکند و انرژی اضافی تولید میکند. با ترکیب خروجیهای هر دو لایه، این سیستم بیش از 20 درصد راندمان بالاتری نسبت به برداشتکنندههای معمولی ارائه میدهد.
این تیم قبل از انتقال به مرحله ساخت، از شبیهسازیها برای بهینهسازی طراحی برداشتکننده استفاده کرد. پس از ساخت، هر دو لایه به صورت الکتریکی متصل شدند تا کل توان خروجی به حداکثر برسد.
این دستگاه به چگالی توان 497.47 میلیوات در هر سانتیمتر مربع در آب و کل توان خروجی 732.27 میلیوات دست یافت که برای شارژ کامل یک باتری 140 میلیآمپر ساعتی در 1.7 ساعت کافی است.
نتایج و عملکرد در دنیای واقعی
برای ارزیابی عملکرد در شرایط واقعی، محققان دستگاه را با بافت خوک به ضخامت 30 میلیمتر آزمایش کردند تا بدن انسان را شبیهسازی کنند. حتی تحت این محدودیتها، برداشتکننده 312.34 میلیوات انرژی تولید کرد. برای آزمایش بیشتر این فناوری، تیم چانگ دو آزمایش کلیدی انجام داد.
در آزمایش اول، آنها یک باتری تجاری ۱۴۰ میلیآمپر ساعتی را تنها در ۱ ساعت و ۴۰ دقیقه، با استفاده از یک سیستم زیر آب در فاصله ۳۰ میلیمتری، به طور کامل شارژ کردند. در آزمایش دوم، با استفاده از بافت خوک با همان ضخامت برای شبیهسازی آناتومی انسان، یک باتری ۶۰ میلیآمپر ساعتی را در ۱ ساعت و ۲۰ دقیقه شارژ کردند.
هر دو نتیجه در سطح جهانی در نظر گرفته میشوند. توان خروجی به دست آمده بیش از دو برابر سیستمهای شارژ فراصوت گزارش شده قبلی است.
پروفسور چانگ گفت: “این تحقیق یک فناوری نوآورانه را ارائه میدهد که به طور موثر انرژی فراصوت را که در گذشته به طور کامل مورد استفاده قرار نگرفته است، برای شارژ بیسیم دستگاههای پزشکی قابل کاشت جمعآوری میکند.”
وی افزود که این تیم قصد دارد این فناوری را با پیشرفتهای بیشتر تجاریسازی کند. “ما قصد داریم با ترکیب این فناوری شارژ بیسیم مبتنی بر فراصوت با اجزای نیمههادی با راندمان بالا، سیستمی را که قادر به شارژ کامل در عرض یک ساعت است، تجاریسازی کنیم.”
در صورت موفقیت، این رویکرد میتواند نیاز به جراحیهای مکرر را از بین ببرد. همچنین ممکن است در آینده نزدیک درهایی را به روی الکترونیک قابل کاشت کوچکتر، هوشمندتر و بادوامتر باز کند. کارشناسان معتقدند در صورت تجاریسازی این فناوری، کیفیت زندگی میلیونها بیمار که به ایمپلنتهای پزشکی وابستهاند، دگرگون خواهد شد.
دیدگاهتان را بنویسید