«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 که 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.

کاشتهایی با نیروی صوتی

محققان به این دلیل از فراصوت برای انتقال بی‌سیم نیرو به کاشتهای پزشکی‌شان استفاده کردند که تاکنون بطور ایمن در برنامه‌های کاربردی مختلف مانند تصویربرداری از جنین مورد استفاده بوده و می‌تواند نیروی کافی را برای کاشتهایی به اندازه یک میلیمتر یا کوچکتر ارائه کند.

اکنون اربابیان و همکارانش در حال کار با محققان دیگر برای تولید کاشتهای صوتی به منظور استفاده در کاربریهای پزشکی گوناگون از بررسی سیستم عصبی گرفته تا درمان علائم بیماری پارکینسون هستند.

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 بر روی یک تکه کوچک ماده پیزوالکتریکی بر 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 اربابی با دو همکار دیگر از دانشگاه استنفورد یعنی «امین نیکوزاده»، دانشیار پژوهشی آزمایشگاه گینزتون و «بوتروس خوری یعقوب»، استاد پژوهشی دانشگاه استنفورد که کارشناس فرصوت 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.

تیم اربابیان قصد دارد کاربردهای زیاد دیگر را با استفاده از این فناوری ساده به منظور تامین نیروی بی‌سیم کاشتهای کوچک درون بدن آزمایش کنند.

این دانشمند ایرانی گفت: برنامه‌های کاربردی حسگر و تحریک زیستی نیازمند کاشتهای ریز پزشکی در اعماق بدن هستند. ما بر این باوریم که پلتفرم ما به ارائه دستورالعملی به منظور ساخت دستگاههای کوچکی می‌پردازد که می‌تواند بطور بی‌سیم به تامین نیرو پرداخته و وظایف گسترده‌ای را انجام دهد.