دانشگاه پکن از روش های پرینت سه بعدی برای دستیابی به پیشرفت های جدید در تحقیقات کامپوزیت های سرامیکی پیزوالکتریک انعطاف پذیر استفاده می کند.

مواد پیزوالکتریک توانایی بسیار خوبی برای تبدیل نیروی مکانیکی به بار الکتریکی و بالعکس دارند. سرامیک های پیزوالکتریک مانند سرب زیرکونات تیتانات، سرب نیوبات منیزیم-تیتانات سرب و غیره به طور گسترده در حسگرها، محرک ها، مبدل ها و برداشت کننده های انرژی استفاده شده اند. با این حال، مواد پیزوسرامیک به خودی خود شکننده هستند. برای مواد سرامیکی سنتی، انعطاف‌پذیری مکانیکی و پیزوالکتریکی دو ویژگی متناقض هستند. بهبود یک عملکرد معمولاً به دیگری آسیب می رساند. به عنوان مثال، سرامیک های مبتنی بر تیتانات سرب زیرکونات دارای خواص پیزوالکتریک بالاتری هستند، اما به دلیل شکنندگی ذاتی آنها، سرامیک های مبتنی بر تیتانات سرب زیرکونات برای ادغام مستقیم با دستگاه های الکترونیکی انعطاف پذیر مناسب نیستند. به منظور گسترش کاربرد مواد پیزوالکتریک در حسگرهای انعطاف‌پذیر و سایر زمینه‌ها، لازم است مواد کامپوزیت سرامیکی پیزوالکتریک انعطاف‌پذیر ایجاد شود که هم انعطاف‌پذیری مکانیکی داشته باشند و هم به ارتعاشات مکانیکی محیطی یا محرک‌های خارجی پاسخ دهند.

یا ساختار ناهمگون، ضریب ولتاژ پیزوالکتریک قطبی شده مواد کامپوزیت پیزوالکتریک نیز به طور قابل توجهی بهبود یافته است که می تواند به 400×10-3 V m N -1 برسد. تحقیقات بیشتر نشان داد که ماده مرکب پیزوالکتریک چاپ سه بعدی قطبی شده حساسیت بالایی به ضربه های خفیف انگشت دارد و پاسخ ولتاژ زیادی به برخورد اجسام در حال سقوط آزاد دارد. از طریق کوپلینگ الکترومکانیکی، می توان به طور موثر انرژی مکانیکی ورودی را به انرژی الکتریکی تبدیل کرد و 20 چراغ LED قرمز تجاری را می توان بدون استفاده از واحد ذخیره شارژ روشن کرد. انتظار می‌رود نتایج این تحقیق پتانسیل کاربردی مهمی در دستگاه‌های الکترونیکی پوشیدنی انعطاف‌پذیر آینده، حسگرهای انعطاف‌پذیر روباتیک و تشخیص بیوسیگنال و همچنین بازیابی انرژی مکانیکی داشته باشد.

موتور اولتراسونیک که قدرت بالایی در تجهیزات پزشکی از خود نشان می دهد

منبع تغذیه میکرو ماشین پزشکی-USM

 

مشکل اصلی تحقیقات فعلی در زمینه سیستم‌های میکرومکانیکی بیوپزشکی، یافتن یک منبع انرژی کوچک و طولانی مدت و بسته‌بندی دارو در یک کپسول یا بسته‌بندی و انجام تأیید و نظارت است. دستگاه‌ها و سیستم‌های دارورسانی که با فناوری ساخت میکرو تولید می‌شوند، در حال حاضر دارای فناوری‌های پیشرفته بسیاری هستند، به‌ویژه در انتقال دارو از طریق میکرو پروب‌ها و انتشار داروهای تزریقی به بدن انسان.

سیستم میکرو جت برای تحویل دارو شامل موتورهای میکرو اولتراسونیک یا پمپ های میکرو پیزوالکتریک، پلاسترهای الکتروفورز و قرص های هوشمند است. موتورهای التراسونیک به عنوان قدرت دستگاه های میکرو پزشکی برای هدایت دستگاه های پزشکی کششی به داخل بدن انسان یا رساندن دارو به بدن انسان استفاده می شوند.

 

USM قدرت زیادی در تجهیزات پزشکی نشان می دهد

در فرآیند پیوند ژن و لقاح مصنوعی، قرار دادن یک پیپت کوچک در سیتوپلاسم یک عمل ضروری است. چه زمانی مبدل های پیزوسرامیک با یک محرک هیدرولیکی سنتی کار می کنند، به دلیل خاصیت ارتجاعی غشای سلولی، کل سلول به شدت تغییر شکل می دهد و این تغییر شکل بیش از حد باعث آسیب به هسته سلول می شود. این آزمایشگاه مجموعه‌ای از سیستم ریزپردازنده دستکاری سلولی را توسعه داده است که از یک موتور اولتراسونیک خطی ضربه‌ای برای دستیابی به حرکتی صاف و بدون تغییر شکل عمده غشای سلولی استفاده می‌کند.

 

موتورهای اولتراسونیک چند درجه آزادی نیز در عملیات جراحی استفاده می شوند. موتور اولتراسونیک چند درجه آزادی استوانه‌ای توسعه‌یافته برای پنس جراحی اعمال می‌شود و یک روش شبکه عصبی برای کنترل دقیق زاویه چرخش فورسپس پیشنهاد شده است.

در آندوسکوپ کپسولی نحوه کنترل چرخش و فوکوس لنز مشکل دشواری است. استفاده از یک میکروموتور اولتراسونیک جدید از نوع لوله پیزوالکتریک راه حلی برای این مشکل ارائه می دهد. پیشرفت کلیدی در استفاده از حفره نهفته است موتور اولتراسونیک لوله سرامیکی پیزوالکتریک  و یک منشور با سطح فوکوس. فیبر نوری در موتور اولتراسونیک توخالی وارد می شود، نور توسط لنز خود متمرکز هماهنگ می شود و سپس توسط منشور منعکس می شود، تا زمانی که خارج شود، توسط یک سطح کروی متمرکز می شود. هنگامی که موتور کار می کند، می تواند همزمان لنزهای خود فوکوس و منشور را به چرخش درآورد تا اسکن دایره ای را درک کند. این می تواند به طور قابل توجهی فاصله کاری سیستم نوری را کوتاه کند و وضوح جانبی را بهبود بخشد. در عین حال، به دلیل اینکه فیبر نوری و موتور در یک طرف قرار دارند، طول پروب کوتاه می شود و از مشکلاتی مانند مسدود شدن سیم موتور در تصویربرداری جلوگیری می شود.

 

USM برای NMR بسیار مناسب است

 

از آنجایی که موتور اولتراسونیک به خودی خود میدان مغناطیسی ایجاد نمی کند و در معرض تداخل میدان مغناطیسی نیست، برای تشدید مغناطیسی هسته ای بسیار کاربردی است. هنگامی که بیمار تحت معاینه MRI قرار می گیرد، نیاز به تزریق محلول دارویی دارد و تزریق نیاز به سرعت ثابت دارد. بهترین راه این است که موتور را با سرعت ثابت هدایت کنید، اما موتور الکترومغناطیسی سنتی خود میدان مغناطیسی ایجاد می کند که در تصویربرداری اختلال ایجاد می کند. استفاده از موتورهای اولتراسونیک نخواهد بود.