این کلاه ایمنی عجیب و غریب می تواند اسکن مغزی بهتری ایجاد کند

ممکن است شبیه کلاه ایمنی دوچرخه‌سواری عجیب و غریب یا قطعه‌ای از تجهیزاتی باشد که در آزمایشگاه داک براون در بازگشت به آینده یافت می‌شود، با این حال این ابزار ساخته شده از پلاستیک و سیم مسی یک پیشرفت تکنولوژیکی با پتانسیل ایجاد انقلابی در تصویربرداری پزشکی است. علیرغم ظاهر بازیگوش آن، این دستگاه در واقع یک فراماده است که در انبوهی از دانش فیزیک، مهندسی و ریاضی گنجانده شده است.

این توسط شین ژانگ، استاد دانشکده مهندسی مهندسی مکانیک، و تیم دانشمندانش در مرکز فوتونیک BU توسعه داده شد. آنها در فرامواد متخصص هستند، نوعی ساختار مهندسی شده که از سلول های واحد کوچک ایجاد شده است که ممکن است به تنهایی غیرقابل تماشا باشد، اما وقتی به روشی دقیق در کنار هم قرار گیرند، ابرقدرت های جدیدی را بدست می آورند که در طبیعت یافت نمی شوند. به عنوان مثال، فرامواد می توانند امواج را خم کنند، جذب کنند یا دستکاری کنند – مانند امواج الکترومغناطیسی، امواج صوتی یا امواج رادیویی. هر سلول واحد که تشدیدگر نیز نامیده می‌شود، معمولاً در یک الگوی تکراری در ردیف‌ها و ستون‌ها مرتب می‌شود. آنها را می توان در اندازه ها و شکل های مختلف طراحی کرد، و بسته به امواجی که برای تأثیرگذاری طراحی شده اند، در جهت های مختلفی قرار گرفتند.

فرامواد می توانند کارکردهای جدید زیادی داشته باشند. ژانگ که همچنین استاد مهندسی برق و کامپیوتر، مهندسی زیست پزشکی، و علم و مهندسی مواد است، یک متاماده آکوستیک طراحی کرده است که صدا را بدون توقف جریان هوا مسدود می کند (موتورهای جت و تهویه مطبوع ساکت تر را تصور کنید) و یک متاماده مغناطیسی که می تواند باعث بهبود جریان هوا شود. کیفیت دستگاه های تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) مورد استفاده برای تشخیص پزشکی

اکنون، ژانگ و تیمش کار خود را با متامتریال پوشیدنی یک قدم جلوتر برده‌اند. دستگاه گنبدی شکل که روی سر فرد قرار می‌گیرد و می‌توان آن را در حین اسکن مغز استفاده کرد، عملکرد MRI را افزایش می‌دهد و تصاویر واضح‌تری ایجاد می‌کند که می‌توانند با سرعت دو برابر معمول ثبت شوند.

این کلاه از یک سری تشدیدگرهای مغناطیسی فرامواد ساخته شده است که از لوله های پلاستیکی چاپ سه بعدی پیچیده شده در سیم کشی مسی، گروه بندی شده در یک آرایه، و به طور دقیق مرتب شده اند تا میدان مغناطیسی دستگاه MRI را هدایت کنند. به گفته ژانگ، قرار دادن متاماده مغناطیسی – به شکل کلاه ایمنی یا به عنوان آرایه مسطح طراحی شده اولیه – در نزدیکی قسمتی از بدن که قرار است اسکن شود، می‌تواند MRI را برای پزشکان، رادیولوژیست‌ها و بیماران کم‌هزینه‌تر و کارآمدتر کند. کیفیت

در نهایت، فراماده مغناطیسی این پتانسیل را دارد که در ارتباط با دستگاه‌های ارزان‌تر MRI با میدان کم استفاده شود تا این فناوری به‌ویژه در کشورهای در حال توسعه در دسترس‌تر باشد.

این تحقیق در منتشر شد مواد پیشرفته.