گفتگوهای من

مقاله تکنولوژی تامین انرژی با الگوگیری از چشم

هر سلول بینایی ما یک باتری بینهایت شارژبل می باشد ، میلیونها سلول در هر میکرون یعنی عظمتی مثل یک راکتور اتمی تولید انرژی بدون تولید ضایعات خطرناک می باشد که در حجم یک میکرون خلاصه و کوچک شده است. اگر با الهام از چشم بتوان باتری های بی نهایت شارژبل ساخت انقلابی در همه تکنولوژی های وابسته به انرژی ایجاد خواهد شد.

          چشم یک دوربین دیجیتال فوق العاده با ویژگی های خاص است که منبع الهام دوربین های جدید قرار گرفته است .  بالاترین رزلوشن دوربینها در چشم است.

شروع مطالعه :

در زمانی که در انگلستان مطالعات روی کپسول عدسی چشم انسان می کردم و اثر روشهای مختلف کپسولورکسی با سوزن یا پنس یا RF   یا لیزر به شکل لبه کپسول و میزان الاستیسیته آن و قدرت اتساع پذیری در جاگذاری لنزهای پریمیوم را بررسی میکردم از نانوتکنولوژی طلا و اسکن میکروسکپ الکترونی استفاده می کردم . قسمتی از مقالات آن در Journal of cataract & Refractive Surgery   در آمریکا و در مجله انجمن چشم پزشکی  ایران  به چاپ رسید. عنوان مقالات به شرح ذیل است.

Comparison of Capsular Elasticity after Anterior and Posterior Capsulorhexis with Endodiathemty Capsulotumy

Dr H R. Saber. Or. J. W Howe

University of Newcastle upon Tyne, Department of' Ophthalmology

Resistance of the human posterior lens capsule and zonules to disruption

Hamid R. Saber, MD aTimothy J. Butler, MSc bDavid G. Cottrell, FRCOphth a, 1

doi:10.1016/S0886-3350(98)80298-8       April 1998 – volume 24 – issue 4       Pages 536 – 542

در آن زمان هنوز نانوتکنولوژی به شکل امروز فراگیر نشده بود . من به فکر آن افتادم که یک سلول بینایی در چشم ما یک باتری بی نهایت شارژبل است. یعنی به اندازه طول عمر ما بارها و بارها شارژ می شود و خراب نمی شود . پس اگر بتوان از طلا در حد نانو با الکترولیت غیر مایع ( جامد ) در ساخت باتری از چشم الهام گرفت می توان انقلابی در تمام تکنولوژی ها از جمله بیوتکنولوژی ها ایجاد کرد. زیرا مشکل هر وسیله ای که نیاز به انرژی دارد باتری آن است که زود خالی می شود و قابلیت شارژی پذیری محدودی دارد . مثلا یک پیس میکرقلبی ، یک میکروربات در سیستم گوارش یا گردش خون ، یک میکروچیپس در چشم ، یک لنز هوشمند IOL  که بتواند فشار داخل چشم را در هر لحظه گزارش کند یا تغییرات تطابقی در دید دور و نزدیک را مثل دوربین عکاسی داشته باشد. همه اینها نیاز به یک منبع انرژی بسیار کوچک ، بی نهایت شارژبل ، دارای قدرت شارژ بی سیم از راه دور دارد . پس اگر بتوانیم مشکل منبع انرژی یعنی همان باتری سلولی را با الهام از یک سلول بینایی حل کنیم عمده محدودیت ها در زمینه بیوتکنولوژی در آینده برداشته می شود. تصور کنید که بتوانید با مویابلتان IOL داخل چشمتان را برای نزدیک زوم کنید . نیاز به تعویض باتری برای هیچ وسیله ای نباشد. ضایعات خطرناک و خطر اشتعال نداشته باشد. ضد رطوبت و ضد ضربه باشد. حجم آن آنقدر کوچک و وزن آن آنقدر کم باشد که خودش مزاحمتی در کاربرد نداشته باشد.

انرژی برای حرکت چشم در بیماری که عضله اش فلج شده است. انرژی برای حرکت پلکی که فلج شده است . انرژی برای بهبود عملکرد و اسکن و ارسال تمام اطلاعات داخل هر عضو مثل قلب ، پانکراس مصنوعی ، چشم مصنوعی ، پای مصنوعی و هر عضوی که نیاز با انرژی دارد با این باتری ها به راحتی تامین شود و نیاز به تعویض باتری نباشد.

این باتری ها حتی در مسائل ارولوژی ، زنان ، ناتوانی های جنسی ، دیابت ، مفاصل مصنوعی ، پروتزهای متحرک ، فیزیوتراپی از داخل بدن ( نه از بیرون ) ، آزمایشگاه و مانیتورینگ از داخل بدن ، درمان مشکلات سالمندی و حفظ تعادل ، درمان پارکینسون ، درمان نقایص آنزیمی و هورمونی ، درمان تومورها ، جراحی با میکروربات بجای جراحی قلب باز و یا جراحی مغز میسر می شود. در جراحی روی جنین ، درمانهای نازایی و جلوگیری از سقط ، ارسال اطلاعات با RF از داخل بدن یا بین اعضاء یا از چشم به مغز هم کاربرد دارد. درمان تومورها ، قدرت تعیین زمان آزاد شدن یک دارو یا عملکرد یک کپسول خوراکی که در قسمتی از سیستم گوارشی بتواند هم اسکن کند و هم نمونه پاتولوژی بگیرد و هم تومور یا جسم خارجی را مورد هدف قرار دهد. در زمینه مشکلات تنفسی و خو.اب و آریتمی های قلبی و نامنظمی تنفسی و نقص عملکرد اسفنکترها و دریچه ها در هر جای بدن انقلابی خواهد بود . در سفر با هواپیما و در سفرهای فضایی و در مقابله با جاذبه هم منبع انرژی باتری های بی نهایت شارژبل جایگزین سوخت های فسیلی قدیمی و سوخت مایع در موشک ها خواهد شد.

در خصوص غدد مترشحه ، غده اشکی ، باز نگهداشتن راههای هوایی -  CPR و .... نیز پمپاژ قلبی ، پمپاژ وریدی ، جلوگیری و درمان واریس ها ، پیوند اعضاء هم انقلابی صورت می گیرد.

در مورد هر وسیله باتری دار از موبایل و تبلت و کامپیوتر ها تا اسباب بازی ها ، اشیاء پرنده ، دوربین های پرنده ، وسایل نقلیه الکتریکی که پاشنه آشیل و نقطه ضعفشان باتری بوده هم این مشکل حل می شود.

 تفاوت باتریهای بینهایت مبتنی بر انقلاب نانو در پیس میکرهای قلبی و.....است .عمر باطری آن دوسال نیست ، یک عمر است. مثل لنزهای داخل چشمی ۳۰۰ سال عمر دارند. تعویض باطری برای هیچ وسیله ای لازم نیست. زباله خطرناک ندارد. از راکتور اتمی مهمتر است انقلابی در تامین و ذخیره  انرژی با باتری در فضا، نه با سوخت مایع و خطر انفجار!!

بدون خطر ، بر اساس نانو تکنولوژی ، طلا ، ژلاتین !! الگو گیری از سیستم الکتریکی بدن و چشم و اعصاب . جایگزین کردن نانوسیم های طلایی در قالب ژلاتین !! الکترولیت به جای لیتیوم می تواند قدرت باتری گوشی همراه را به طرز شگفت آوری افزایش دهد.با بکارگیری این تکنیک بعد از ۲۰۰ هزار بار شارژ گوشی همراه کمتر از ۵ درصد ظرفیت باتری به اتمام می رسد. این فناوری در هنگام شارژ رسانای مطلوبی را فراهم می کند. طرح آن را به نماینده سامسونگ در امریکا که با MITقرارداد همکاری دارد و پروفسورسدر Gerbrand Ceder داده بودم . بعد از مدتها سامسونگ الکترونیکس با همکاری انستیتوی تکنولوژی ماساچوست (MIT) از این فناوری‌ استفاده کرده که یکی از بزرگ‌ترین پیشرفت‌های صنعت تولید باتری در چند سال اخیر خواهد شد. طی بررسی‌ها مختلف مشخص شد که اگر در ساخت باتری، به‌جای الکترولیت مایع، از الکترولیت جامد استفاده شود، می‌توان ایمنی باتری‌ها را بهبود بخشید و عمر آنها را تا بی‌ نهایت افزایش داد. چنین تغییری موجب می‌شود که بتوان در فضایی محدود میزان بسیار زیادی انرژی حبس کرد و از آن در جان بخشیدن به گجت‌های مختلف استفاده کرد. پرفسور سدر می‌گوید که اگر بتوان این فناوری را وارد عرصه تجاری کرد، می‌توان بر بسیاری از مشکلات باتری‌ها در زمینه‌های طول عمر، ایمنی و هزینه فایق آمد. طی یک بیانیه، MIT مدعی شده که یافته‌هایش پتانسیل تغییر تمام معادلات فعلی در صنعت ساخت باتری را دارد و استفاده از الکترولیت‌های حالت جامد می‌تواند مشکلاتی را از میان بردارد که در حال حاضر گریبان‌گیر این صنعت شده است. یک سلول الکترومغناطیسی (که در اصطلاح به آن باتری می‌گوییم) از سه بخش اساسی تشکیل می‌شود: آند که الکترودی منفی با وظیفه ساطع کردن الکترون است و طی فرایندهای الکتروشیمیایی اکسیده می‌شود، کاتد که الکترودی مثبت با وظیفه جذب الکترون‌هاست و طی فرایند‌ها کاهش می‌یابد و یک الکترولیت که حد واسط بین آند و کاتد در یک سلول است و وظیفه دارد انتقال یونی بین آند و کاتد را طی فرایندهای الکتروشیمیایی به انجام برساند. الکترولیت‌ها تا امروز در حالت مایع تولید و استفاده می‌شدند. زیرا، همان‌طور که گفتیم، الکترون انتقالی از جنس یونی است و برای انتقالش لازم است که ماده‌ای رسانا به کار گرفته شود. باور عموم نیز این است که مواد در حالت جامد سرعت رسانایی پایین‌تری نسبت به حالت مایع دارند، اما ، مطالعاتMIT   خلاف این موضوع را ثابت کرده

طی بررسی‌های اخیر مشاهده شده است که، علاوه بر طول عمر بیشتر، استفاده از الکترولیت در حالت جامد منافع جانبی دور از انتظاری نیز به دنبال دارد.

باطری های کنونی در ظرفیت باتری هنوز مشکل تامین انرژی دارند. از طرفی دیگر باتری‌های استفاده شده خیلی هم برای محیط زیست مفید به نظر نمی‌رسند.

در استرالیا و در دانشگاه Swinburne ، دکتر هان لین موفق به ساخت نوع جدیدی از باتری شده است. این باتری قابلیت انعطاف دارد، در مدت زمان بسیار کوتاهی شارژ می‌شود و می‌تواند میلیون ها بار به صورت کامل تخلیه شود. بنابراین می‌توان گفت از این باتری می‌توان برای مدت زمان خیلی طولانی استفاده کرد. این باتری توسط گرافین ساخته شده و در مقایسه با باتری‌های لیتیومی دوست‌دار محیط زیست به حساب می‌آید.

گرافن‌ ورقه‌ای نازک به اندازه یک لایه اتم کربن است. این ماده‌ شفاف انقلابی در تکنولوژی است که نازکترین و سبکترین ورقه از ماده است که به راحتی پاره نمی شود و با ویژگی‌های بی‌نظیر خود کاربردهای فراوانی در صنایع دارد. ساختار دو بعدی و نحوه‌ی قرارگیری اتم‌های کربن در کنار هم که مثل کندوی زنبورهای عسل بوده ویژگی متمایز ظرفیت بالای ذخیره‌سازی انرژی را به آن بخشیده است.

هان لین به کمک فناوری پرینت سه‌ بعدی توانسته روشی ارزان‌تر برای تولید گرافن پیدا کند؛ در نتیجه محصول ارزان‌تر به دست مصرف‌کننده خواهد رسید. انعطاف بالا، شارژ سریع در کنار ظرفیت بالای ذخیر‌ه‌سازی ویژگی‌های این باتری هستند که باعث می‌شود به خصوص برای محصولات پوشیدنی و لنزها و عینکهای هوشمند محصولی جذاب به نظر برسد.

عملکرد باتری‌های لیتیومی معمولی، که جنس الکترولیت آنها مایع است، در دماهای بسیار بالا یا بسیار پایین به ‌شدت افت پیدا می‌کند، اما باتری‌هایی که الکترولیت آنها جامد است حتی می‌توانند در دماهای انجماد یا دماهای بسیار بالا به فعالیت عادی خود ادامه دهند. همان‌طور که گفتیم، علاوه بر افزایش طول عمر، سازوکار جدید موجب افزایش ایمنی نیز می‌شود. پروفسور Gerbrand Ceder  در این باره می‌گوید: «تمام آتش‌سوزی‌های ناشی از باتری که تا امروز دیده‌اید ناشی از بخش الکترولیت باتری‌هاست. اما در باتری‌هایی که طی بررسی‌های اخیر تولید می‌شوند الکترولیت در حالتی قرار ندارد که بتواند آتش بگیرد. در صورت استفاده از الکترولیت جامد، هیچ نگرانی و مشکلی از نظر ایمنی وجود نخواهد داشت. می‌توانید باتری را به دیوار بکوبید و سپس با یک شی نوک‌تیز تلاش کنید که سوراخش کنید؛ هیچ‌چیز آتش‌زایی وجود ندارد!» او در ادامه می‌افزاید: «با الکترولیت جامد دیگر از واکنش‌های تخریبی خبری نیست.» این بدان معناست که باتری‌های ساخته‌شده با این تکنیک «صدها و هزاران سیکل عمر خواهند کرد.» بررسی‌های فوق را مشترکا MIT و انستیتوی پیشرفته تکنولوژی سامسونگ انجام داده‌اند و نتایج آن طی مقاله‌ای در ژورنال Nature Materials منتشر شده است.

 

                                                                                                     دکتر حمید رضا صابر

                                                                                                         متخصص چشم

                                                                                       دی ماه هزار سیصد و نود و چهار

دکتر حمیدرضا صابر، جراح و متخصص چشم هستم اگر در این زمینه سوالی دارید میتوانم .به شما مشاوره دهم

سوال خود را بنویسید ...
دکتر حمیدرضا صابر