طراحی ضربان‌ساز قلبی که تا ۳۰۰ سال در بدن کار می‌کند!

به گزارش خبرگزاری مهر، ضربان‌سازها دستگاه‌های الکترونیکی در دنیای پزشکی هستند که اطمینان حاصل می‌کنند قلب کاربر به شکل نرمال کار می‌کند. اگر ریتم قلب ضعیف شود، ضربان‌ساز با افزایش جریان الکتریکی موجب می‌شود تا قلب به ریتم اصلی خود بازگردد. هر زمان که لازم باشد، ضربان‌ساز تلاش می‌کند و در صورت لزوم پالس‌های سریع‌تری را ارائه می‌دهد تا فرد زندگی نرمالی را تجربه کند. ضربان‌ساز برای ایجاد پالس به برق نیاز داشته و این انرژی از طریق یک خازن تامین می‌شود که باید سریع شارژ و تخلیه شود. این انرژی الکتریکی باید به اندازه کافی باشد تا برای تنظیم مجدد قلب مناسب باشد.

مین دوک نگوین و همکارانش برای بهبود ذخیره‌سازی انرژی، روی طراحی جدیدی برای خازن‌ها کار می‌کنند، آن‌ها می‌خواهند میزان انرژی از دست رفته بعد از هر بار شارژ/دشارژ را کم کنند و تعداد دفعاتی که خازن با اطمینان شارژ یا تخلیه می‌شود را افزایش دهند.

مین دوک نگوین می‌گوید: «ضربان‌ساز باید با ضربان قلب شما همگام باشد، بنابراین باید بتواند تا میلیاردها بار شارژ و تخلیه شود. در غیر این صورت، شما باید هر چند ماه یکبار ضربان‌ساز را تعویض کنید.»

نگوین و تیمش روی نوعی خازن کار می‌کنند که از چندین لایه نازک از مواد مختلف استفاده می‌کند. آن‌ها با افزودن لایه‌ها توانستند راندمان را به بیش از ۹۰ ٪ افزایش دهند. این بدان معنی است که کمتر از ۱۰ ٪ از بار الکتریکی مورد استفاده برای شارژ را از دست می‌رود. این طراحی جدید دو برابرکمتر از طراحی‌های قدیمی انرژی از دست می‌دهد. این دستگاه در محدوده دمایی گسترده ۲۵ تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد کار می‌کند و می‌تواند تا ۱۰ میلیارد بار شارژ و تخلیه کند. در واقع این دستگاه می‌تواند تا ۳۰۰ سال عمر کند.

نتایج یافته‌های آن‌ها در قالب مقاله‌ای با عنوان “Towards Design Rules for Multilayer Ferroelectric Energy Storage Capacitors – A Study Based on Lead-Free and Relaxor-Ferroelectric/Paraelectric Multilayer Devices” در نشریه Advanced Materials به چاپ رسیده است.