تسکین درد با مشمع ضددرد هوشمند

مشمع ضددرد هوشمند بر طراحی فنرهای مسی کشسان و انعطاف پذیر در راستای هدایت نیرو به یک سری از پدهای گرمایی ریز و به هم پیوسته متکی است. مهندسان دانشگاه علم و فناوری ملک عبدالله در عربستان امیدوارند مشمع ضددرد هوشمند آنها سرانجام جایگزین حدود 4.2 میلیارد مشمع ضددرد مبتنی بر مواد شیمیایی شود که هر ساله برای تسکین درد به فروش می‌رسند. در حقیقت، پژوهشگران سعودی بکارگیری تجهیزات الکترونیکی انعطاف پذیر در محصولاتی ساده و ارزان که هر فردی توانایی خرید آن را داشته باشد را هدف گذاری کرده‌اند. ایده مشمع ضددرد هوشمند در زندگی شخصی محمد مصطفی حسین، استادیار مهندسی الکترونیک در دانشگاه ملک عبدالله، شکل گرفت. در اکتبر 2012، مشمع های ضددردی که مادر حسین برای کاهش درد ورم مفاصل در انگشت و زانوی خود استفاده می‌کرد، توجه وی را جلب کرد. این مشمع‌ها بر پایه مواد شیمایی شکل گرفته و در اندازه‌ها و اشکال مختلف برای قسمت‌های مختلف بدن عرضه می‌شوند و به واسطه یک بار مصرف بودن با گذشت زمان می توانند به محصولی پر هزینه مبدل شوند.

بر همین اساس این ایده در ذهن حسین شکل گرفت که چرا مشمع ضددرد انعطاف پذیر و کشسان با قابلیت استفاده مجدد و کم هزینه‌تر از مشمع‌های ضددرد شیمیایی تولید نکند؟ برای ساخت مشمع ضددرد انعطاف پذیر تیم پژوهشی به رهبری محمد مصطفی حسین استفاده از مس را مد نظر قرار دادند زیرا ماده‌ای رایج در تجهیزات الکترونیکی و کم هزینه محسوب می‌شود. اما پژوهشگران با چالش عدم آسیب دیدن اتصالات مسی در نتیجه کشش و خم شدن مواجه شدند.

آنها در نهایت از الگوی فراکتال شناخته شده تکرار اشکال هر شکل به تنهایی شبیه عدد هشت انگلیسی به نظر می‌رسد و خطی واحد و ناگسستنی راشکل می‌دهد که هرگز خود را قطع نمی‌کند استفاده کردند. این الگو قابلیت کشش اتصالات مسی را تا 800 درصد بیشتر از اندازه اصلی را می‌دهد. فراتر از شبیه سازی، پژوهشگران 40 مدل اولیه از مشمع ضددرد هوشمند را تولید کرده و آنها را در آزمایش‌های مداوم کشش و انعطاف به مدت شش ماه در عربستان که به طور معمول بسیار مرطوب است، قرار داده‌اند. پژوهشگران قصد داشتند تا از بقای مشمع ضددرد هوشمند به عنوان یک دستگاه قابل استفاده مجدد اطمینان حاصل کنند.



در این مدل‌های اولیه از تجهیزات الکترونیکی مانند تخته میکروکنترلر و بلوتوث برای برقراری ارتباط بی سیم با یک موبایل هوشمند اندرویدی استفاده شده است. پژوهشگران با چسباندن این مشمع‌های ضددرد هوشمند به بدن خودشان از موبایل هوشمند برای تنظیم افزایش گرمایش آنها استفاده کرده‌اند. سیستم مدل اولیه در بیشینه فعالیت دمایی خود 1.5 وات نیرو مصرف می‌کند که می‌تواند یک باتری سکه‌ای استاندارد را در حدود دو ساعت خالی کند. اما محمد مصطفی حسین مدت زمان طولانی‌تر بین شارژ باتری به منظور سناریوهای کاربری رایج‌تر را مد نظر قرار داده است.

به گفته حسین، اگر این گونه در نظر بگیریم که یک بیمار از مشمع ضددرد هوشمند با دمایی مناسب برای بدن و موثر برای کاهش درد روی انگشت خود روزانه به مدت یک ساعت و برای 14 روز استفاده می‌کند، وی می‌تواند از تنها یک باتری سکه‌ای پیش از نیاز به شارژ مجدد استفاده کند. هدف نهایی ما انعطاف پذیر و کشسان کردن هر چیزی در محصول تجاری نهایی است. بنابر پیش بینی پژوهشگران، نسخه تجاری مشمع ضددرد هوشمند قیمتی کمتر از چهار دلار خواهد داشت و به میزان نیم میلیارد در سال تولید می‌شود.