دستاورد دانشمند ایرانی برای تولید نسل جدید کاشت‌های بدن با نیروی فراصوت

دانشمند ایرانی دانشگاه استنفورد و همکارانش با استفاده از فراصوت برای انتقال بی‌سیم نیرو، در حال کار روی نسل جدیدی از دستگاه‌های پزشکی هستند که می‌توان آنها را درون بدن برای نظارت بر بیماری‌ها، انتقال دارو و تسکین درد کاشت. به گزارش ایسنا، تاکنون مهندسان نتوانسته بودند دستگاه‌هایی تا این میزان کوچک و مفید تولید کنند و ارائه نیروی الکتریکی برای کاشت‌های پزشکی مانع مهمی بود. «امین اربابیان» و تیمش رویکرد جدیدی را برای ارسال ایمن و بی‌سیم نیرو به تراشه‌های هوشمندی که کارشان‌ انجام وظایف پزشکی و ارسال گزارش است، ابداع کرده‌اند.
این رویکرد شامل انتشار فراصوت به یک دستگاه کوچک در درون بدن است که به منظور انجام سه کار طراحی شده است: تبدیل امواج صوتی ورودی به برق، پردازش و اجرای فرمان‌های پزشکی و گزارش‌دهی فعالیت تکمیل شده از طریق یک آنتن رادیویی داخلی کوچک. اربابیان، دانشیار مهندسی برق دانشگاه استنفورد اظهار کرد: ما فکر می‌کنیم این رویکرد به محققان، اجازه تولید نسل جدیدی از کاشت‌های ریز را برای مجموعه گسترده‌ای از کاربردهای پزشکی ارائه کند. تیم اربابیان اخیرا یک پیش‌ساخت کاربردی از این سیستم کاشت پزشکی را در نشست مدارهای یکپارچه شخصی موسسه مهندسان برق و الکترونیک در سن‌خوزه ارائه کرده‌اند. تراشه کاشت پزشکی دانشگاه استنفورد با «پیزوالکتریسیته» نیرودهی می‌شود که به معنی الکتریسیته ایجاد شده با فشار است. در یک ماده پیزوالکتریکی، فشار باعث سرکوب ساختار آن می‌شود. وقتی فشار کم می‌شود، ساختار مولکولی ماده پیزوالکتریکی به شکل اولیه خود بازمی‌گردد. هر زمان که یک ساختار پیزوالکتریکی فشرده و باز می‌شود، یک بار کوچک الکتریسیته تولید می‌شود. اربابیان و تیمش با هدف قرار دادن امواج فراصوت روی یک تکه کوچک ماده پیزوالکتریکی روی دستگاه، فشار ایجاد کردند. این کاشت مانند فنری الکتریکی است که میلیون‌ها بار در ثانیه فشرده و باز می‌شود و بار الکتریکی مورد نیاز تراشه را تامین می‌کند. در آینده محققان قصد دارند قابلیت‌های تراشه کاشتی را برای اجرای وظایف پزشکی مانند اجرایی کردن حسگرها یا انتقال تکانه‌های درمانی برق به محل درد بیمار توسعه دهند. در نهایت این تراشه هوشمند حاوی یک آنتن رادیویی برای ارسال خوانش‌های حسگر یا سیگنال تکمیل فرآیند درمانی به پزشک است.
نمونه پیش‌ساخت کنونی به اندازه سر یک خودکار است. برای ساخت کاشت نسل آینده با اندازه یک دهم نمونه کنونی، تیم اربابیان با دو همکار دیگر از دانشگاه استنفورد یعنی «امین نیکوزاده»، دانشیار پژوهشی آزمایشگاه گینزتون و «بوتروس خوری یعقوب»، استاد پژوهشی دانشگاه استنفورد که کارشناس فراصوت هستند، همکاری کردند. هدف نهایی، تولید دستگاه‌های کوچکی است که بتوان از آنها برای ایجاد شبکه‌ای از الکترودها به منظور بررسی مغز حیوانات آزمایشی به شیوه‌های غیرممکن امروزی بهره برد.