فعالیت قلب و مغز زیر ذره بین سنسور های دست ساز دانشمندان - وبلاگ رمزفا

به گزارش وبلاگ رمزفا، محققان سنسور های حساسی با یک منبع تغذیه یکپارچه ساختند که می تواند فعالیت های مغز و قلب را اندازه گیری کند.

به گزارش خبرنگار فناوری وبلاگ رمزفا، اندازه گیری سیگنال های الکتریکی از جمله ECG (الکتروکاردیوگرام) می تواند چگونگی فعالیت مغز یا قلب انسان را نشان بدهد. در کنار سیگنال هال الکتریکی، سیگنال هال مغناطیسی نیز اطلاعاتی درباره فعالیت این اندام ها به ما می دهند. آن ها با کمی کوشش و بدون ارتباط پوستی می توانند اندازه گیری شوند، اما سیگنال های ضعیف نیازمند سنسور هایی با حساسیت بالا هستند.

دانشمندان مرکز تحقیقاتی دانشگاه کیل طرح جدیدی را با هدف سنجش این فرکانس های پایین در مغز و قلب ارائه داده اند. سنسور های حساس برای کاربرد های پزشکی یا میکروالکترونیک مناسب اند. این کار با استفاده از الکترود ها امکان پذیر است. این مواد دائما شارژ هستند و در میکروفون ها، سمعک ها یا تلفن همراه استفاده می شوند.

این تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور راینر آدلونگ، کارگروه نانومواد کاربردی و پروفسور فرانتس فوپل، کار گروه مواد چندجزئی روی این سنسور ها متمرکز شده اند. این سنسور ها از یک نوار سیلیکونی دولایه تشکیل شده اند که در ساده ترین حالت دو لایه وجود دارد: اولین لایه به میدان مغناطیسی پاسخ می دهد و دومی می تواند یک ولتاژ الکتریکی منتشر کند. یکی از اعضای تیم فوپل گفت: اگر یک میدان مغناطیسی رخ بدهد، لایه اول تغییرشکل میدهد و به این ترتیب کل نوار خم می شود (مانند تخته غواصی در استخر نوسان می نماید) به دلیل تغییر شکل بایه دوم سیگنال ولتایی قابل اندازه گیری را منتشر می نماید.

مارلین شوویشل، محقق شرح داد: با ارائه این حسگر جدید، ما به دنبال راهی برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی هستیم. هر چه ارتعاش خمش بیشتر باشد، سیگنال منتشر شده بیشتر است.

معمولا مواد به اصطلاح نرم مانند پلاستیک در فرکانس پایین ارتعاش می نمایند؛ بنابراین لرزش به طرز چشمگیری ضعیف می شود. از طریق مواد سخت می توان از این مورد جلوگیری کرد. با این حال به علت سنگینی این مواد نمی توانند در ابعاد کوچک لازم برای فناوری سنسور استفاده شوند. آلودنگ گفت: ما توانستیم یک نوار خمشی کوچک از مواد سخت درست کنیم که می تواند مانند یک ماده نرم رفتار کند و در فرکانس های پایین لرزش داشته باشد.

عامل مشخص نماینده به اصطلاح الکترت (یک ماده دی الکتریک) هستند. گروه تحقیقاتی، این ماده با شارژ دائمی را زیر نوار تعبیه نموده اند و به طور معمول نوار خمشی مرتعش به حالت اولیه برمی شود. به هرحال، به علت کشش متعادل نماینده، الکترون نوار را در جهت مخالف به موقعیت اصلی خود برمی گرداند. به همین علت ارتعاش نوار بیشتر و سیگنال الکتریکی فراوریی بهتر است.

به لطف الکترت های به کار رفته در سنسورها، فقط فرکانس های پایین قابل اندازه گیری نیستند. همانند آهنربا های دائمی که خود میدان مغناطیسی ایجاد می نمایند، الکتروت ها نیز می توانند میدان مغناطیسی خود را فراوری نمایند. استفان شرودر از محققین این پروژه گفت: الکترت ها از این طریق به سنسور ها الکتریسیته می دهند. سنسور به این ترتیب نیازمند منبع تغذیه نیست و می توانند کاربردی باشند.

فوپل، دانشمند مواد گفت: الکترت ها مثل یک نانوژنراتوری عمل می نماید که انرژی الکتریکی فراوری می نماید.

آدلونگ افزود: سنسور هایی با یک منبع تغذیه یکپارچه در چنین ابعاد کوچکی می توانند در کاربرد های اینترنتی استفاده شوند که سیستم های الکترونیکی غیرمجاز و مستقل را بهم متصل می نماید.