การปลูกถ่ายอิเล็กทรอนิกส์ทางชีวการแพทย์ เช่น เครื่องกระตุ้นการเต้นของหัวใจ เครื่องกระตุ้นสมองส่วนลึก หรือเครื่องกระตุ้นไขสันหลัง ช่วยเพิ่มคุณภาพชีวิตโดยให้การวินิจฉัยและการรักษาภายในร่างกายมนุษย์ อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์เหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ และเมื่อแบตเตอรี่เหล่านี้หมดลง ผู้ป่วยจะต้องเข้ารับการผ่าตัดเพื่อเปลี่ยนแบตเตอรี่ใหม่
เพื่อจัดการ
กับอุปสรรคนี้ นักวิจัยจาก ได้เสนอวิธีใหม่ในการจัดหาพลังงานไฟฟ้าที่ยั่งยืนภายในร่างกายโดยไม่มีความเสี่ยงจากภาวะแทรกซ้อนจากการผ่าตัด ผ่านแนวคิดที่เรียกว่าการถ่ายโอนพลังงานโฟโตนิกแบบแอคทีฟ พวกเขาได้พัฒนาระบบการถ่ายโอนพลังงานซึ่งประกอบด้วยแพทช์แหล่งกำเนิดแสง
แบบติดผิวหนังได้และแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่รวมเข้ากับรากฟันเทียมทางการแพทย์ที่ยืดหยุ่น
แพทช์ไมโคร LED ที่บางและยืดหยุ่นจะปล่อยโฟตอนที่ทะลุทะลวงผ่านเนื้อเยื่อและถูกจับโดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์ ซึ่งจะสร้างพลังงานไฟฟ้าเพื่อจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์ที่ฝังไว้ ผู้เขียนทราบว่า
ไม่เหมือนกับแผงโซลาร์เซลล์แบบฝังตัวอื่นๆ ที่ต้องอาศัยแสงจากภายนอก ระบบนี้สามารถสร้างพลังงานได้ทั้งในอาคารและนอกอาคาร ทั้งกลางวันและกลางคืน และไม่ว่าจะสวมเสื้อผ้าหรือไม่ก็ตาม“หนึ่งในความต้องการที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการปลูกถ่ายอิเล็กทรอนิกส์ทางชีวการแพทย์คือการจัดหา
พลังงานไฟฟ้าที่ยั่งยืนเพื่อยืดอายุการมีสุขภาพดีโดยไม่ต้องผ่าตัดเปลี่ยนแบตเตอรี่” ผู้ เขียน หลักอธิบาย “ปัจจุบัน การขาดแหล่งพลังงานที่เชื่อถือได้จำกัดการทำงานและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ฝัง หากเราสามารถรักษาพลังงานไฟฟ้าในร่างกายได้เพียงพอ รากเทียมทางการแพทย์ชนิดใหม่ๆ
ที่มีฟังก์ชันหลากหลายและประสิทธิภาพสูงสามารถพัฒนาได้”เพาเวอร์แพตช์ และเพื่อนร่วมงานสร้างแพทช์แหล่งกำเนิดแสงจากอาร์เรย์ ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ 3 V ทั่วไป ไมโครแอลอีดีปล่อยแสงที่ 670 นาโนเมตร ซึ่งแทรกซึมผ่านเนื้อเยื่อประมาณ 2.5 มม. และสามารถแปลงเป็นไฟฟ้าได้
ด้วยวัสดุ
เซลล์แสงอาทิตย์ เช่น GaAs (ซึ่งมีช่องว่างต่ำกว่าพลังงานโฟตอน)นักวิจัยได้สาธิตความเข้ากันได้ทางความร้อนและเชิงกลของแพทช์กับตัวอย่างผิวหนังเป็นครั้งแรก จากนั้นเพื่อตรวจสอบศักยภาพในการถ่ายโอนพลังงาน พวกเขาทดสอบระบบในหนูที่มีชีวิต พวกเขาประดิษฐ์เครื่องกระตุ้นแบบยืดหยุ่น
ขนาดเล็ก (1 × 0.65 ซม.) ที่ประกอบด้วยอุปกรณ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ GaAs ขนาด 4 × 8 โดยมีพื้นที่ใช้งานทั้งหมด 11.1 มม. 2และแบตเตอรี่ขนาดเล็กแบบชาร์จซ้ำได้ พวกเขาฝังเครื่องกระตุ้นผ่านแผลในผิวหนังของสัตว์และวางแผ่นแหล่งกำเนิดแสงไว้บนผิวหนัง เมื่อนักวิจัยเปิดแพทช์แหล่งกำเนิดแสง
โฟตอนที่ปล่อยออกมาก็เจาะเนื้อเยื่อของสัตว์ได้สำเร็จและถ่ายโอนพลังงานแบบไร้สายไปยังเครื่องกระตุ้นที่ฝังไว้ พลังงานที่ส่งผ่านผิวหนังคือ 8.2 μW มากกว่าการใช้พลังงานที่จำเป็นของเครื่องกระตุ้นที่สร้างขึ้นเอง (ประมาณ 2.3 μW) พลังงานนี้เพียงพอสำหรับการสร้างพัลส์กระตุ้นเป็นระยะๆ เช่นเดียวกับ
การชาร์จ
แบตเตอรี่ขนาดเล็กในตัว พวกเขาทราบว่าแม้หลังจากปิดแพทช์แหล่งกำเนิดแสง (ที่ 106 นาที) เครื่องกระตุ้นจะทำงานเพิ่มอีก 90 นาที โดยใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ที่ชาร์จแล้ว ทีมงานยังได้แสดงให้เห็นว่าเครื่องกระตุ้นที่ฝังไว้สามารถควบคุมอัตราการเต้นของหัวใจของหนูในภาวะหัวใจเต้นช้า
(อัตราการเต้นของหัวใจที่ช้ากว่าปกติ) ในขณะที่ใช้พลังงานแบบไร้สายจากแผ่นแปะที่ติดอยู่กับผิวหนัง เครื่องกระตุ้นจะสร้างพัลส์ที่มีความถี่ 3.3 Hz ทันทีที่สายนำออกของเครื่องกระตุ้นสัมผัสกับห้องโถงด้านขวาและช่องซ้าย หัวใจของสัตว์จะเริ่มเต้นอย่างสม่ำเสมอที่ประมาณ 3.3 Hz
เครื่องกระตุ้นหัวใจเชิงพาณิชย์ต้องใช้กำลังระหว่าง 1 ถึง 10 μW ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงาน นักวิจัยชี้ให้เห็นว่าพลังงานที่ถ่ายโอนโดยอุปกรณ์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ประดิษฐ์ขึ้นเอง (โดยมีพื้นที่เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้งานอยู่ 11.1 มม. 2 ) อยู่ในช่วงนี้แล้ว และเครื่องกระตุ้นหัวใจที่ต้องใช้ 10 μW
จะต้องมีพื้นที่ใช้งานขั้นต่ำ 13.5 มม. 2 . “ขณะนี้ เรากำลังวางแผนที่จะพัฒนาเทคโนโลยีเพิ่มเติมเพื่อนำมาใช้กับมนุษย์” “เราต้องตรวจสอบหรือปรับปรุงความน่าเชื่อถือทางกล ความเข้ากันได้ทางชีวภาพในระยะยาว และความหนาแน่นของพลังงาน”ในข้อตกลงนี้ NASA ได้เวลาวิจัยของรัสเซีย
ในช่วงสี่ถึงห้าปีแรกของการก่อสร้างสถานีอวกาศ สิทธิ์ในการจัดเก็บการทดลองบนโมดูลที่สร้างโดยรัสเซีย และความช่วยเหลือจากนักบินอวกาศรัสเซียในการทดลองใดๆ ข้อตกลงนี้มีมูลค่าเพิ่มขึ้น 5,000 ชั่วโมงของเวลานักบินอวกาศสำหรับนักวิจัยสหรัฐ สหรัฐฯ และรัสเซียตกลงกันแล้ว
ว่า 10,000 จาก 30,000 ชั่วโมงของนักบินอวกาศจะใช้เวลาสร้างสถานีอวกาศในวงโคจรตามกำหนดเวลาสำหรับการวิจัย เงินทุนจะถูกใช้เพื่อเสร็จสิ้นโมดูลห้องลูกเรือของสถานี ซึ่งช้ากว่ากำหนดหนึ่งปี หากไม่มีโมดูล โครงการมูลค่า 60 พันล้านดอลลาร์น่าจะล่าช้าออกไปอีกหกเดือน
ส่วนประกอบแรกของสถานีอวกาศมีกำหนดเปิดตัวด้วยจรวด ของรัสเซียในเดือนหน้าอย่างไรก็ตาม นาซากำลังถูกวิพากษ์วิจารณ์ในสหรัฐอเมริกาสำหรับการเสนอซื้ออุปกรณ์มูลค่า 600 ล้านดอลลาร์จากรัสเซีย เพื่อพยายามสร้างเสถียรภาพทางการเงินให้กับองค์การอวกาศรัสเซีย
ผู้ดูแลระบบของ NASA บอกกับสภาคองเกรสเมื่อวานนี้ว่าสถานีอวกาศนานาชาติควรถูกทิ้งหากไม่ได้รับเงินทุนที่เหมาะสม ไม่ว่าจะโดยสหรัฐฯ หรือรัสเซีย เพื่อปกป้องโครงการจากปัญหาทางเศรษฐกิจอื่นๆ ต่อไป NASA คาดว่าจะขอเงินอีก 560 ล้านดอลลาร์เพื่อสร้างโมดูลขับเคลื่อนสถานี
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
