طراحی پیل سوختی یکبارمصرف برای کیتهای پزشکی
«تدوین دانش فنی طراحی و ساخت پیل سوختی میکروسیالاتی کاغذی یکبارمصرف از نوع زیستی جهت استفاده در کیتهای پزشکی» طرح پژوهشی کیوان صادقی استاد تمام دانشکده مکانیک دانشگاه تهران است که با حمایت بنیاد ملی علم ایران به پایان رسیده است.
صادقی با اشاره به اینکه در سالهای اخیر شاهد رشد و گسترش بیسابقه استفاده از کیتهای خانگی برای تشخیص بیماریهای واگیردار همچون مالاریا، ایدز، کرونا و امثال آن هستیم، گفت: امروزه از چنین کیتهایی به طور وسیع برای تست حاملگی یا اندازهگیری میزان قند خون استفاده میشود. در ضمن، این کیتها میتوانند برای شناسایی انواع آلودگی در آب از جمله وجود فلزات سنگین همچون سرب، مورد استفاده قرار گیرند.
وی افزود: با توجه به قیمت مناسب، دقت قابل قبول، و سرعت عمل کیتهای مزبور انتظار میرود که بازار جهانی چنین کیتهایی، ظرف ۵ سال آینده تا ۵۰ میلیارد دلار افزایش یابد. کیتهای مزبور عموما از بستری متخلخل همچون کاغذ تشکیل شدهاند بهنحویکه با قرار دادن قطرهای از سیال تست خون، پلاسما، بزاق دهان یا ادرار بر روی سلول نمونهبرداری، سیال مزبور بهسرعت در اثر پدیده مویینگی به داخل کاغذ نفوذ نموده و خود را به سلول شناسایی میرساند.
این محقق و پژوهشگر اضافه کرد: در نمونههای ارزانقیمت این نوع کیت، در سلول تشخیص واکنش شیمیایی بین سیال مورد نظر و آنتیبادیهای قرارگرفته روی خطوط رنگی رخ میدهد؛ با تغییر رنگ این خطوط میتوان به وجود یا عدم وجود عنصر مورد آزمایش در سیال پی برد. در نمونههای پیشرفتهتر، کیتهای مزبور از نوع الکترونیکی بوده و مجهز به مدار چاپی هستند.
وی تصریح کرد: این کیتها قادرند نتیجه آزمایش را بهصورت دیجیتالی نمایش داده و آن را ذخیره نمایند. برخی از این کیتها قادرند نتیجه آزمایش را از طریق پیامک به موبایل پزشک متخصص نیز ارسال کنند. در حال حاضر، اغلب این کیتها با باطریهای لیتیوم- پلیمر و امثال آن کار میکنند. باطریهای لیتیومی از کارآیی بسیار بالا و قیمت بسیار مناسب برخوردار هستند با این وصف باید اذعان داشت که منابع لیتیوم تجدیدناپذیر هستند.
صادقی ادامه داد: علاوهبر آن، استخراج لیتیوم میتواند بهراحتی موجب آلودگی آبهای زیرزمینی شود. در ضمن، چون در اغلب موارد این کیتها قبل از اینکه باطری آنها بهطور کامل تخلیه شده باشد دور انداخته میشوند، نهتنها با اتلاف انرژی قابل ملاحظهای مواجه هستیم بلکه احتمال نشت مواد داخل باطری به محیط زیست و نیز احتمال آتش سوزی وجود دارد.
وی تأکید کرد: در این طرح پژوهشی دانش فنی طراحی و ساخت کیتهایی که قادرند توان مورد نیاز خود را به جای باطریهای معمولی با استفاده از مکانیزم پیل سوختی سازگار با محیط زیست تأمین کنند، تدوین شد. پیل سوختی مورد نظر این پروژه که «باطری جریان» نام دارد از ترکیبات کوینون بهعنوان سوخت و اکسیدان استفاده میکند.
این محقق و پژوهشگر ادامه داد: با توجه به متناهی بودن منابع سوختهای فسیلی، تجدیدناپذیر بودن آنها و نیز مخاطرات زیستمحیطی شدیدی که بهدنبال دارند، در دهههای اخیر استفاده از منابع تجدیدپذیر انرژی همچون پیل سوختی و انواع مختلف آن به موضوعی مهم در مبحث انرژی تبدیل شده است.
وی ادامه داد: در سالهای اخیر نوع خاصی از پیل سوختی طراحی شده است که در آن از الکترولیتهای کوینون که مادهای گیاهی است استفاده میشود. با توجه به خواص الکتروشیمیایی برجسته این ماده و این واقعیت که مادهای تجدیدپذیر و بیخطر برای محیط زیست است این ماده از پتانسیل بالایی برای استفاده در تجهیزات الکترونیکی پرتابل همچون کیتهای تشخیص پزشکی الکترونیکی برخوردار است.
به گفته صادقی با توجه به افزایش چشمگیر استفاده از کیتهای تشخیص پزشکی و نیاز آنها به باطری زیستی، این پروژه میتواند از ارزش زیادی در کشور برخوردار باشد. در حقیقت، این پروژه به معنی واقعی کلمه در چهارچوب طرحهای دانشبنیان و دقیقا بر لبه دانش قرار دارد.