تأمین انرژی میکرو روبات‌ها و دستگاه‌های پزشکی تسهیل می‌شود
تاریخ انتشار: ۲۵ دی ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۸۵۰۱۴۳
به گزارش خبرنگار گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا، باتری‌های میکرو، پتانسیل باورنکردنی برای تامین انرژی میکرو دستگاه‌ها، میکروروبات‌ها و دستگاه‌های پزشکی قابل کاشت را دارند. با این حال، آنها تاکنون آن چنان که باید کارآمد نبوده‌اند، زیرا فاقد قدرت بودند. اکنون، محققان دانشگاه ایلینویز Urbana-Champaign یک میکروباتری ولتاژ بالا ایجاد کرده‌اند که با طراحی باتری‌های موجود بی نظیر است.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
**فعال کردن ظرفیت انرژی دستگاه‌های کوچکتر
پاول براون مدیر آزمایشگاه تحقیقات مواد، استاد علوم و مهندسی مواد گفته است که «ما برای فعال کردن پتانسیل کامل دستگاه‌های ریزمقیاس، با بهبود معماری الکترود و ارائه طرح‌های نوآورانه باتری، به باتری‌های کوچک قدرتمندی نیاز داریم.»
بیشتر بخوانید:
تغییرات اقلیمی چالشی جدی برای توسعه قدیمی‌ترین روش تولید انرژی تجدیدپذیر در جهان
یکی از مشکلاتی که محققان باید بر آن غلبه می‌کردند این بود که با کوچکتر شدن باتری‌ها، بسته‌بندی بر حجم و جرم باتری غالب می‌شود، در حالی که ناحیه الکترود کوچکتر می‌شود و در نتیجه انرژی و قدرت کاهش می‌یابد. برای غلبه بر این مشکل، تیم فناوری بسته بندی جدیدی را توسعه داد که از کلکتور‌های جریان ترمینال مثبت و منفی به عنوان بخشی از خود بسته بندی استفاده می‌کرد. نتیجه میکروباتری‌های کوچکی بود که هنوز ولتاژ کاری بالایی تولید می‌کردند. تا به امروز، معماری‌های الکترود و طرح‌های سلولی در مقیاس میکرونانو به طرح‌های متراکم توان محدود شده‌اند که به قیمت تخلخل و چگالی انرژی حجمی بوده است. کار ما برای ایجاد یک منبع انرژی در مقیاس کوچک که هم چگالی توان بالا و هم چگالی انرژی حجمی را نشان می‌دهد موفق بوده است.»
**توسعه شکاف را پر می‌کند
محققان خاطرنشان کردند که این توسعه بخش‌ها و صنایع بسیاری را گرد هم می‌آورد. این کار شکاف دانش را در تقاطع شیمی مواد، الزامات منحصر به فرد تولید مواد برای پیکربندی میکروباتری‌های مسطح با انرژی متراکم، و نانو میکروالکترونیک کاربردی که به یک منبع برق با ولتاژ بالا را پر می‌کند.
از نظر کاربردها، یکی از موارد مهم می‌تواند نیرو دادن به میکروربات‌های کوچک شده به اندازه حشره باشد، آن هم برای به دست آوردن اطلاعات ارزشمند در طول بلایای طبیعی، مأموریت‌های جست‌وجو، نجات و در محیط‌های خطرناکی که دسترسی مستقیم انسان غیرممکن است.
جیمز پیکول، دستیار، گروه مهندسی مکانیک و مکانیک کاربردی، دانشگاه پنسیلوانیا معتقد است که «ولتاژ بالا برای کاهش بار الکترونیکی که یک میکروروبات باید حمل کند، مهم است. این بدان معناست که این باتری‌ها پیشرفت‌هایی را در سطح سیستم فراتر از انرژی خود را ممکن می‌سازند تا روبات‌های کوچک بتوانند طولانی‌تر سفر یا اطلاعات مهم‌تری را برای اپراتور‌های انسانی ارسال کنند».
**باتری‌هایی به کوچکی گرد و غبار
محققان برای مدت طولانی روی میکرو باتری‌ها کار کرده‌اند و قبل از تولید باتری‌هایی کوچک که به‌عنوان «گرد و غبار هوشمند» استفاده می‌شوند، با این دستگاه‌ها به موفقیت دست یافته‌اند. در آگوست سال ۲۰۲۲، گروهی از محققان در دانشگاه صنعتی کمنیتس آلمان، میکروباتری‌هایی به اندازه دانه‌های برنج ساختند. آنها ادعا کردند که اختراعشان می‌تواند در آینده برای تقویت برنامه‌های کاربردی پیشرفته IoT (اینترنت اشیا) مانند ریزحسگر‌های هوشمند و دستگاه‌های محاسباتی در مقیاس میلی متری از طریق چیزی که آنها را غبار هوشمند می‌نامند، استفاده شود.
این نوع «گرد و غبار» شامل دستگاه‌هایی در مقیاس میکرو و نانو است که در همه جا از جمله شهرها، کارخانه‌ها و جنگل‌ها توزیع می‌شوند. آنها برای نظارت بر تغییرات مختلف در اطراف ما در زمان واقعی خدمت می‌کنند.
انتهای پیام/۱۱۰/
انتهای پیام/
منبع: آنا
کلیدواژه: محققان باتری فناوری دستگاه ها باتری ها
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت ana.press دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «آنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۸۵۰۱۴۳ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
کوچک‌ترین ایمپلنتی که با تحریک مغز اختلالات عصبی را درمان می‌کند
به گزارش خبرنگار علم و فناوری ایسکانیوز؛ این ایمپلنت به اندازه یک نخود است و می‌تواند به صورت بی‌سیم از طریق یک فرستنده خارجی تغذیه شود و غشای محافظ متصل به پایین جمجمه را برای درمان برخی اختلالات عصبی تحریک کند. محققان معتقدند که این ایمپلنت در درمان افسردگی‌های مقاوم به دارو و سایر اختلالات روان‌پزشکی یا عصبی کاربرد خواهد داشت و از آنجا که نسبت به سایر رابط‌های مغز و کامپیوتر کمتر تهاجمی است، تحولی را در درمان بیماران ایجاد خواهد کرد.
محققان می‌گویند: در مطالعات‌مان نشان دادیم که دستگاه ما می‌تواند قشر حرکتی را فعال کند که در نتیجه بیمار دست خود را حرکت می‌دهد. در آینده، می‌توانیم ایمپلنت را در بالای سایر قسمت‌های مغز، مانند قشر پیشانی مغز قرار دهیم، جایی که انتظار داریم عملکرد اجرایی را در افراد مبتلا به افسردگی یا سایر اختلالات بهبود بخشد.
فناوری‌های قابل کاشت موجود برای تحریک مغز توسط باتری‌های نسبتاً بزرگی تغذیه می‌شوند که باید زیر پوست در جای دیگری از بدن قرار گیرند و از طریق سیم‌های بلند به دستگاه تحریک کننده متصل شوند. چنین محدودیت‌هایی در طراحی نیاز به جراحی بیشتری دارد و فرد را در معرض بار بیشتری از کاشت سخت‌افزار، خطرات شکستگی یا خرابی سیم و نیاز به جراحی‌های جایگزین باتری در آینده قرار می‌دهد. اما محققان می‌گویند: با تغذیه بی‌سیم دستگاه با استفاده از یک فرستنده خارجی، نیاز به باتری را از بین بردیم.
این فناوری بر ماده‌ای متکی است که میدان‌های مغناطیسی را به پالس‌های الکتریکی تبدیل می‌کند. این فرآیند تبدیل در مقیاس‌های کوچک بسیار کارآمد است؛ به این معنی که برای فعال‌سازی و کنترل نیازی به مانور پیچیده یا دقیق ندارد. در واقع، ایمپلنت تمام انرژی خود را از طریق این اثر مغناطیسی دریافت می‌کند.این دستگاه دارای عرض ۹ میلی‌متر است و می‌تواند برای تجریک مغز ۱۴/۵ ولت برق تولید کند.
به گفته محققان، تحریک عصبی کلیدی برای توانمندسازی درمان‌ها در فضای سلامت روان است؛ جایی که عوارض جانبی دارو و فقدان اثربخشی، بسیاری از افراد را بدون گزینه‌های درمانی کافی رها می‌کند.
تست‌های بالینی و دستورالعمل‌های آیندهمحققان این دستگاه را به طور موقت روی یک بیمار انسانی آزمایش کردند و از آن برای تحریک قشر حرکتی ⎯ بخشی از مغز که مسئول حرکت است ⎯ و ایجاد پاسخ حرکت دست استفاده کردند. آنها سپس نشان دادند که دستگاه به مدت ۳۰ روز در خوک‌ها به طور پایدار با مغز ارتباط برقرار می‌کند. این کار قبلاً انجام نشده بود زیرا کیفیت و قدرت سیگنال مورد نیاز برای تحریک مغز از طریق سخت شامه قبلاً با انتقال انرژی بی‌سیم برای ایمپلنت‌های کوچک غیرممکن بود.
محققان معتقدند که این فناوری به راحتی در خانه استفاده می‌شود. یک پزشک درمان را تجویز می‌کند و دستورالعمل‌هایی را برای استفاده از دستگاه ارائه می‌کند، اما بیماران کنترل کاملی بر نحوه انجام درمان خواهند داشت.
در بازگشت به خانه، بیمار کلاه یا لباس پوشیدنی خود را به سر می‌گذارد و با ایمپلنت ارتباط برقرار می‌کند، آیفون یا ساعت هوشمند خود را فشار می‌دهد و سپس تحریک الکتریکی آن ایمپلنت شبکه عصبی را در مغز فعال می‌کند.
بیشتر بخوانید: اولین ایمپلنت مغز کامپیوتر توسط یک محقق ایرانی کاشته شدکاشت به یک روش حداقل تهاجمی ۳۰ دقیقه‌ای نیاز دارد که دستگاه را در استخوان روی مغز قرار می‌دهد. هم ایمپلنت و هم برش عملاً نامرئی خواهند بود و بیمار همان روز به خانه می‌رود.
رای برخی از شرایط، به عنوان مثال، صرع، ممکن است دستگاه به طور دائم یا بیشتر اوقات روشن باشد، اما برای اختلالاتی مانند افسردگی و OCD، فقط چند دقیقه تحریک در روز می‌تواند برای ایجاد تغییرات مورد نظر کافی باشد.
انتهای پیام/
تعطیلی مدارس شهرستان زرند در روز چهارشنبه