و تسارع القلب و الميكانيكية و الميكانيكية و الميكانيكية و الميكانيكية و الميكانيكية و الميكانيكية و الميكانيكية

معلومات أساسية عن صانعي السلام وتحديات الطاقة

ويذكّر هذان المرضان بالضعف الاقتصادي المتطور الذي يولد قوة ضغط كهربائية في عضلة القلب للحفاظ على هضبة طبيعية، وعلى الرغم من التقدم المحرز في تقليل البطاريات والبرمجة، فإن اعتمادهما على البطاريات الأولية يخلق تحديات مستمرة، إذ يتراوح متوسط قدرة بطارية العجلات بين 0.5 و2 ساعة، ويتوقف استهلاك الطاقة على متطلبات التسارع - 5 إلى 20 موضوعاً من المواد الدقيقة.

وقد استطلع الباحثون عدة استراتيجيات لجني الطاقة الحيوية، بما في ذلك توليد الطاقة الحرارية من حرارة الجسم، وخلايا الوقود الأحيائي التي تستهلك الغلوكوس، والخلايا الفولطية الضوئية التي تولدها الضوء دون المداري، غير أن الطاقة الميكانيكية للقلب - القوي، والهيوم، وأجهزة التبريد التي يمكن التنبؤ بها، تشكل أحد أكثر الطرق واعداً، وتنتج كل قوة من تسارع القلب 100 ميل.

Energy Harvesting from Cardiac Motion

ويشمل طلب التشخيص مرحلتي الانكماش (المنهج) والاسترخاء (الدستور) من دورة القلب، وتنتج هذه الحركات ضغوطا ميكانيكية، وهزات، وتشوهات يمكن أن تلتقطها أجهزة التحويل التي تجسدت في خيط جهاز التسارع أو تلحق بسطح القلب، ويكمن التحدي الرئيسي في تصميم أجهزة تتسم بالكفاءة الكافية لتوليد الطاقة الصالحة للاستخدام، ومع ذلك في العقود المرنة والمنصفة من الناحية الحيوية، وفي الوقت نفسه، وفي إطار وظيفة دائمة.

Piezoelectric Materials

مواد التجميل تولد شحنة كهربائية عندما تنفجر آلياً، عندما تدمج في خيط كهرباء، أو مرساة ذاتية،

المحارم المغناطيسية

ويستخدم محصول الطاقة الكهرومغناطيسية في قانون الحداد، وينتج عن ذلك مغناطيس ينتقل إلى سائل الفحم، وينتج عنه تداخل في البطاقات المغناطيسية، ويتكون من مقياس ميكانيكي منخفض، ويتكون من مقياس مغناطيسي غير متجانس، ويستخدم في إطاره جهاز محصول ميكانيكي منخفض.

مسببات الناجين المتتالية

ويعتمد المسببون للتضخم الرئوي على تأثير التكتل: فعندما تصل مواد مختلفة إلى الاتصال، ثم تتراكم رسوم الكهروستاتيكية، وما ينتج عن ذلك من اختلافات محتملة في استخدام الطاقة بواسطة دائرة خارجية، فإن هذه المواد تجذب نحو إنتاج الطاقة المكشوفة، حيث تُستخدم في شكل تضخم مركب.

المحارم الكهربائية والكابائية

ويحول المحصولون الكهربيون الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية بتغيير قدرة متغيرة، ويتكون تصميم بسيط من لوحتين مقسمين بواسطة جهاز غذائي، ومع تحركات القلب، فإن تغيرات الثغرة، وتغير القدرة، ومع تذبذب أولي، فإن التزاوجات الكهربائية تولد، بينما يحتاج المحصولون الكهرومغناطيسيون إلى تركيبة مبدئية (التي يمكن أن توفرها البطارية الصغيرة)

الابتكارات الحديثة وتوجيهات البحوث الرئيسية

وقد شهد مجال جمع الطاقة القلبية تقدما سريعا في العقد الماضي، حيث أجريت دراسات عديدة عن دليل المفاهيم في نماذج الحيوانات الصغيرة والكبيرة، وتميز عدة اتجاهات آخر الأعمال:

النظم المرنة والثابتة

وكانت المحصولات المبكرة صلبة، مما حد من الاندماج مع الأنسجة الدينامية والناعمة للقلب، وتستخدم الأجهزة الحديثة مصانع فرعية مرنة (مثلاً، Ecoflex، PDMS) وربط المعادن بالرملية للسماح بالتمدد والقفز دون فشل، وقد أظهر الباحثون محصولاً ميكانيكياً قابلاً للتمديد ويغل حول القلب مثل الأكمامة، مما يولد طاقة من التداخلات الطويلة.

المكثفون المرتدون بأنفسهم

لأن حركة القلب دورية وسحب طاقة العجلات متقطع (في معظمها أثناء المحاكاة) تخزين الطاقة أمر أساسي، البطاريات التقليدية غير مناسبة للأجهزة ذاتية الطاقة بسبب دورات إعادة الشحن المحدودة وقلق السلامة، بدلاً من ذلك، يدمج الباحثون المكثفات ذات دورة عالية ورسم سريع

المرافئ الهجينة المتعددة المحال

لا يوجد مصدر طاقة واحد مثالي دائماً، بالنسبة لأجهزة القلب، النظم الهجينة تجمع بين آليات التحويل المتعددة، مثل، التثبيت الفائق بالإضافة إلى التريب، أو الإلتهاب الكهرومغناطيسي زائداً من الفطائر، لزيادة الطاقة والموثوقية الكلية، أحد النماذج الحديثة تستخدم طبقة فائقة التجميل التي تستخدمها الفول السوداني،

الاختبارات غير المخططة والقابلية للطول

والانتقال من مقعد المختبر إلى الحيوان المعيشي خطوة حاسمة، فالخنازير والخراف هما نماذج مشتركة بسبب حجم قلبهما ومعدل تشابههما مع البشر، وقد أظهرت عدة دراسات نجاحا في جمع الطاقة من مواقع التكاثر أو البوليترات الداخلية لفترات تتراوح بين ساعات وأسبوعين.

التحديات والعقبات المتبقية

وعلى الرغم من الوعد، يجب التغلب على عدة تحديات قبل أن يصبح جهاز التسارع ذاتياً، [يلزم أن يكون متوسط التسارع] هو الاختراق في البطاريات، أو الفشل في الاختبارات، أو الاختراق في الاختبارات، أو الاختراق في البطاريات، أو الاختناق، أو الرفض في المستقبل، أو الاختناق، أو الاختناق في المتوسط، أو التلقيم.

الآثار المترتبة على المرضى والرعاية الصحية

وإذا نجح في تسويق المولدات ذاتية الطاقة، فإن ذلك سيحسن كثيراً الرعاية الصحية، وأكثرها إلحاحاً هو القضاء على عمليات الاستبدال الروتينية لنضوب البطاريات، كما أن المرضى سيتجنبون المخاطر المرتبطة بإجراءات إضافية، بما في ذلك الأمراض التي يمكن أن تكون شديدة في حالات الإصابة بالمرض أو المرضي المسنين، كما أن نظم الرعاية الصحية قد تخفض التكاليف: إذ تشير إحدى الدراسات إلى أن إزالة بدائل البطاريات يمكن أن تنقذ نظام الرعاية الصحية في عام 2030.

وباختصار، فإن جمع الطاقة من حركة القلب يمثل تقاربا في علوم المواد، وصناعة الميكروفون، وتصميم الأجهزة الطبية التي تنطوي على إمكانات كبيرة لحل مشكلة قديمة منذ عقود، وفي حين أن هناك عقبات هندسية وعيادية كبيرة، فإن سرعة الابتكار في المولدات الهجينة المرنة، والمقاييس الثلاثية الأبعاد المتقدمة، والتغليف الدائم يشير إلى إمكانية توافر أجهزة الوصل ذاتية الدفع لمرضى منتقاة في غضون السنوات العشر إلى 15 سنة القادمة.

المزيد من القراءة والموارد