۰ نفر
۲ شهریور ۱۳۸۸ - ۰۷:۲۸

بسیاری از ابزارهای پیشرفته دنیای امروز مانند خودپردازهای بانکی، فکس و نمایشگر ال.سی.دی در آغاز توانسته بودند جایزه طرح‌های تحقیق و توسعه (R&D)برتر سال را از آن خود کنند. با برترین‌های این جایزه در سال 2009 آشنا شوید.

مجید جویا: قبل از اینکه چیزهایی مانند خودپردازهای بانکی، لامپ‌های هالوژن، دستگاه‌های فاکس، نمایشگرهای ال‌سی‌دی و برچسب‌های ترک سیگار نیکودرم به وسایل مصرفی همه‌گیری تبدیل شوند، توانسته بودند جایزه 100 طرح تحقیق و توسعه برتر سال را از آن خود کنند، جایزه‌ای که هر سال از سوی مجله تحقیق و توسعه (R&D Magazine) داده می‌شود.
برندگان امسال این جایزه طیف وسیعی از فناوری‌ها را شامل می‌شوند؛ از پروتزهای مصنوعی گرفته تا صندلی‌های اتومبیل ساخته شده از جنس سویا، تراشه‌‌های کامپیوتری سه بعدی و مدل جدیدی از دستگاه‌های مین‌یاب. این طرح‌ها نشان‌دهنده کارهای انجام شده توسط غول‌های صنعتی، آزمایشگاه‌های دولتی و دانشگاه‌ها در سراسر جهان هستند. جایزه‌های امسال در جشنی در ماه نوامبر / آبان به سازندگان آنها تقدیم خواهد شد.
پایگاه اینترنتی سی‌نت به معرفی تعدادی از برندگان سال 2009 این جایزه پرداخته است. این برندگان که در ماه گذشته معرفی شدند، جایزه خود را در آبان ماه طی جشنی دریافت خواهند کرد.

راحتی با طعم سویا

اختراع جدید شرکت فورد، شاید نمونه‌ای از اولین استفاده عملی از روغن سویا در ساخت یک فوم پلی‌اورتان انعطاف‌پذیر برای صندلی اتومبیل باشد. تهیه فوم از جنس سویا برای اتومبیل، اقدامی بود برای جایگزین کردن محصولات پایه نفتی با مواد طبیعی‌تر، ولی این کار کار ساده‌ای نبود. تولید صنعتی فوم‌های پایه سویا با مشکلاتی همانند قابلیت کم واکنش شیمیایی، جدا شدن ترکیب، بو، عدم شفافیت، و استحکام مواجه بود. گروه سازنده یک فرمولاسیون جدید برای فوم اختراع کرد تا بر تمام این مشکلات غلبه کند و به الزامات استحکام مکانیکی مورد نیاز برای صندلی اتومبیل دست بیابد، که شامل زمان دقیق چرخه تولید صنعتی هم می‌شود. اولین این صندلی‌ها در اتومبیل‌های موستانگ این شرکت نصب شدند و به زودی در دیگر خودروهای تولیدی فورد هم نصب خواهند شد.

چشم الکترونیکی

شبکیه مصنوعی، اندامی مصنوعی است که می‌توان از آن برای درمان بیماری‌های چشمی مرتبط با افزایش سن و اختلالات ارثی شبکیه مانند retinitis pigmentosa استفاده کرد. این ابزار از مدارهای مجتمع به خصوصی برای تبدیل تصاویر دیجیتال از یک دوربین به سیگنال‌های الکتریکی در چشم استفاده می‌کند، و مغز انسان از این سیگنال‌ها برای تولید یک تصویر مجازی استفاده می‌کند. این سیستم از یک دوربین ویدیو و فرستنده که در عینک آفتابی نصب شده‌اند، یک واحد پردازش تصویری و یک مجموعه باطری که به کمر بسته می‌شود، استفاده می‌کند. شبکیه مصنوعی کاشته شده، سیگنال را از طریق ارتباط بیسیم دریافت می‌کند، آن را به الگوهای خاصی از پالس‌های تحریک کننده اعصاب تبدیل می‌کند که از طریق کابل‌هایی به یک سری الکترود می‌روند که باید شبکیه را تحریک کنند. مغز، الگوهای نقاط روشن متناسب با الکترودهای تحریک شده را دریافت می‌کند.
در ساخت این تراشه، بسیاری از مراکز علمی ایالات متحده شامل آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور، آزمایشگاه ملی آرگون، آزمایشگاه ملی لس‌آلاموس، آزمایشگاه ملی اوک‌ریج، آزمایشگاه ملی ساندیا، وزارت انرژی ایالات ماحده، انستیتو فناوری کالیفرنیا (کالتک)، انستیتوی چشم داهنی، دانشگاه پزشکی کک، دانشگاه کالیفرنیای جنوبی، دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی واقع در رالی، دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز، و شرکت تولیدات پزشکی دید دوم شرکت داشتند.

ام.آر.آی برای امنیت فرودگاه
آزمایشگاه ملی لس‌آلاموس؛ مگ‌ویز را برای این ساخته که دیگر نیازی به کنترل جداگانه کانتینرهای مایعات در فرودگاه‌ها وجود نداشته باشد. مگ‌ویز که از اصول اولیه‌ای مشابه دستگاه‌های سنتی تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (ام.آر.آی) استفاده می‌کند و فقط آهنربای بزرگ و قوی آنها را ندارد، می‌تواند طی شصت ثانیه، یک ام.آر.آی کیفیت پایین از محتوای یک کیف دستی را انجام دهد.
این دستگاه با اندازه‌گیری زمان‌های استراحت پروتون‌های قرار گرفته در معرض میدان‌های مغناطیسی کار می‌کند. چون انرژی میدان‌ها خیلی کمتر از انرژی مورد نیاز ام.آر.آی‌های سنتی است، زمان استراحت توسط حسگرهای میدان مغناطیسی بسیار حساسی انجام می‌شود که ابزارهای تداخلی کوانتوم ابررسانا یا اسکوید نامیده می‌شوند و تا دمای هلیوم مایع خنک می‌شوند.

به رغم این‌که تصاویر گرفته شده با مگ‌ویز جزئیات دقیق ام.آر.آی سنتی را ندارند، ولی هنوز می‌توانند اطلاعاتی در مورد خواص شیمیایی انواع بافت‌ها و اجسام به دست بدهند. هنگامی که مسئله به مایعات مربوط می‌شود، مگویز می‌تواند اطلاعات را بسنجد تا ببیند که آیا مایع مورد نظر خطرناک است یا خیر.

تراشه‌های سه‌بعدی
به طور سنتی، نیمه‌رسانا‌ها با استفاده از فوتولایتوگرافی و فناوری‌های مرتبط با آن ساخته می‌شدند که غالبا به دو بعد متمایل بودند. می‌توان از لاسونیکس، یک فناوری جدید از آزمایشگاه ملی لس‌آلاموس برای رشد و تولید ساختارهای نیمه‌رسانا، فلزی، و عایق در سه بعد استفاده کرد و ترکیب، سطح ناخالصی و ساختار کریستالی آنها را کنترل کرد.
این فناوری، که همچنین پتانسیل گرما را با ایجاد ویژگی‌های رسانا در فیبرهای سه بعدی از جنس سیلیکون و دیگر نیمه‌رسانا‌ها کاهش دهد، می‌تواند ساخت پکیج‌های الکترونیکی پرچگال و دیگر ساختارهای پیچیده سه بعدی را امکان‌پذیر سازد.

 

 

 

به تیزی یک اتم

سوزن دقیق و نوک‌تیز میکروسکوپ‌های نیروی اتمی (ای.اف.ام) که برای تصویربرداری و دستکاری مواد در اندازه‌های نانو به کار می‌روند، مستعد فرسوده شدن هستند و جزو اقلام مصرفی این فناوری‌ها محسوب می‌شوند. ولی یک گونه جدید آنها که نادیا پروب نامیده شده، توانسته است بازار را در دست بگیرد. این سوزن جدید توسط ادونسد دایاموند تکنولوژیز، دانشگاه پنسیلوانیا و دانشگاه ویسکانسین در مدیسون به بازار عرضه شده است.
نوآوری کلیدی به‌کار رفته در آن، یک نوع الماس فرانانوبلوری است که با دست‌یابی به کمترین ابعاد دانه‌بندی و حداکثر سختی ممکن توانسته از حداکثر مزایای این ماده معدنی بهره ببرد. این ابزار با استفاده از فناوری‌های استاندارد نیمه‌رسانا‌ها ساخته شده که کمک می‌کند تا هزینه‌ها پایین نگه داشته شوند. اصطکاک پایین و پیوستگی بالای آن نیز سبب کاهش فرسودگی می‌شوند.

دوربین دیجیتال آینده

بازار دوربین‌های دیجیتال به دو حوزه تقسیم شده است. در یک سو بازار عمومی‌تر دوربین‌ها اتوماتیک فشرده تک لنزی دیجیتال، که به سرعت تکامل می‌یابند و هر روز عرض آنها کمتر و قابلیت استفاده و کاربردهایشان بیشتر می‌شود. و در سوی گران قیمت بازار نیز دوربین‌های تک لنزی انعکاسی با لنزهای قابل تعویض که وضوح بسیار بالای تصویر و قابلیت برنامه دهی مانند دوربین‌های سنتی اس‌ال‌آر با فیلم 35 میلیمتری دارند.
دوربین لومیکس مدل DMC-G1 که محصول مشترک واحد تجاری DSC، AVC و پاناسونیک است، نماینده خانواده جدیدی از دوربین‌های دیجیتال است: یک دوربین دیجیتال تک لنزی انعکاسی، فشرده و سبک وزن با یک نمایشگر ال‌سی‌دی قابل حمل است که راحتی استفاده یک دوربین اتوماتیک و کیفیت تصویر یک دوربین اس‌ال‌آر با لنزهای قابل تعویض را یا هم دارد.
نورسنجی و محاسبه فوکوس که زمانی توسط جعبه آینه‌های سنتی انجام ‌می‌شدند، اکنون در دوربین مدل G1 مستقیما از خواندن اطلاعات بدست آمده از حسگرهای تصویر برداری انجام می‌شوند.

تون-آپ اندام‌های مصنوعی

سیستم تنظیم کامپیوتری پروتز کامپس که توسط OrthoCare Innovations تولید شده، به متخصص پروتز کمک می‌کند تا اندام مصنوعی را به دقت نصب کند. این ابزار شامل یک حسگر تیتانیوم است که واکنش‌های سوکت (گشتاور) را در صفحات جلویی/ عقبی و چپ/ راست به طور دینامیک اندازه‌گیری می‌کند. این سیستم همچنین وزن، تعادل و زمان گام اندام مصنوعی را اندازه می‌گیرد.
در جریان ارزیابی‌های کلینیکی، یک ماژول به حسگر وصل می‌شود که قسمت دائمی یک اندام مصنوعی است، و نیروی الکتریکی مورد نیاز، اتصال بلوتوث، ژیروسکوپ و لیزر را فراهم می‌آورد. کامپس با یک کامپیوتر میزبان در ارتباط است که روی آن سیستم نرم‌افزاری اجرا می‌شود که خودکار، اطلاعات کامپس را با الگوریتم‌های منطق فازی مخصوص آن تفسیر می‌کند و اطلاعات خروجی را هم به صورت عددی و هم به صورت گرافیکی به نمایش درمی‌آورد و ذخیره می‌کند.

تصویر هوایی از مین‌های زیرزمینی

مکان یاب هوایی مین‌های زمینی آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور، یک اقدام بشر دوستانه برای کشف مین‌های زمینی است که طراحی شده تا چیزهایی را که فلزیاب‌های کنونی قادر به کشف آن نیستند پیدا کند. این دستگاه با آرایه‌ای از حسگرهای رادار طیف گسترده و الگوریتم‌های عکس برداری زیر سطحی پیچیده تجهیز شده است که امکان تصویر برداری زیر سطحی را با کیفیت استثنایی فراهم می‌کنند.
مکان یاب مین‌های زمینی دو فناوری را با هم ترکیب می‌کند، لندمارک و هایستار. لندمارک آرایه‌ای را از حسگرهای رادار طیف گسترده با قابلیت نفوذ در اعماق زمین و همچنین یک موتور با قابلیت پردازش سیگنال که توانایی کشف و نقشه برداری از مین‌های زمینی دفن شده در عمق کم را دارد، ارائه می‌کند. هایستار یک پلاتفورم هوایی با قابلیت کنترل از راه دور، قابلیت مانور بالا، و پایدار است. و قابلیت هدایت در چندین متر بالای سطح زمین، توقف روی یک نقطه و یا حرکت با سرعت 45 مایل بر ساعت دارد. هایستار برای پلاتفورم‌های حسگرها استفاده ایمن، قابل استفاده مجدد و کنترل از راه دور را ممکن می‌سازد.

ابررساناها در شبکه انتقال برق
استفاده از سیم‌های ابررسانای کم هزینه و با عملکرد بالا، فواید زیادی در شبکه‌های برق قدرت خواهد داشت. ولی، نسل اول و دوم سیم‌های ابررسانای دمای بالا که به شکل نوارهای صاف تولید شده بودند، تلفات هیسترزیس بالایی داشتند.
نوآوری فناوری جدید سیم‌های ابررسانا با رشد همبافته روی SSIFFS که در آزمایشگاه ملی اوک‌ریج انجام شده، ساخت سیم‌های ابررسانای تک‌کریستال گرد و یا با تحدب کم را ممکن کرده است. به گفته سازنده، این تنها فناوری شناخته شده‌ای است که تولید یک سیم ابررسانای دمای بالای تک کریستال گرد و یا نسبتا دایروی را ممکن می‌سازد، سیمی که می‌تواند در دماهای بین 65 تا 77 کلوین کار کند و تلفات هیسترزیس کمی در جریان متناوب داشته باشد.

برق سبز

این مولد الکتریکی که Perpetua Power Puck نام گرفته، هیچ قسمتی برای فرسوده شدن ندارد و یک منبع نیروی الکتریکی دوستدار محیط زیست به شمار می‌رود که می‌تواند برق مورد نیاز دستگاه‌های برقی کوچک را فراهم کند. این مولد سبز توسط گروهی از دانشمندان آزمایشگاه ملی نورث‌وست پاسیفیک و شرکت فناوری‌های قدرت پرپتوا ساخته شده و فناوری آن بر مبنای طرح‌های ژنراتور ترموالکتریک است که تبدیل انرژی گرمایی محیط را به انرژی الکتریکی برای طیفی از کاربردهای کم‌توان ممکن می‌سازد.
هسته فناوری آن از ترکیبی از ترموکوپل‌های بسیار نازک در یک پیکربندی خاص استفاده می‌کند که از اختلاف ناچیز دما (بیش از 2 درجه) که معمولا به طور طبیعی در محیط کار وجود دارد (مثل اختلاف دمای زمین و هوا، یا آب و هوا، و یا پوست و هوا) استفاده می‌کند. ترموکوپل‌ها که هر یک 1سانتیمتر ارتفاع، 1.5 سانتیمتر عرض و چند میکرومتر قطر دارند، روی یک لایه پلاستیک انعطاف پذیر نازک قرار داده می‌شوند و به این ترتیب با قرار دادن نامنظم تعداد متفاوت این ترموکوپل‌ها روی لایه‌های نازک می‌توان مولدهایی با ابعاد و اشکال متفاوت تولید کرد. این ابزارها انرژی مفید را از اختلاف دمای کم و حتی در حد یک یا دو درجه سانتی‌گراد تولید می‌کنند و با داشتن اختلاف دماهای بالاتر می‌توان خروجی بیشتری نیز داشت. نکته دیگر این دستگاه این است که فارغ از این که کدام سمت سردتر باشد می‌تواند برق مورد نیاز را تولید کند.

خورشید مینیاتوری

هدف نهایی کمپین ملی احتراق، دست‌یابی به یک «همجوشی هسته‌ای کنترل شده و تولید انرژی از این طریق برای اولین بار در محیط آزمایشگاهی» است. این هدف دراز مدتی است که نیاز به نوآوری‌های زیادی برای رسیدن به آن وجود دارد. یک گام لازم در این راه اختراع دستگاهی بود که بتواند از عهده سوار کردن اهداف همجوشی؛ که در جریان فرایند احتراق همجوشی تبدیل به خورشیدهای مینیاتوری روی زمین می‌شوند؛ برآید.
ماشین مونتاژ روبوتیک دقیق برای سوار کردن اهداف احتراق همجوشی هسته‌ای، که در آزمایشگاه ملی لاورنس لیورمور، واقع در لیورمور کالیفرنیا اختراع شد، قابلیت انجام این کار را دارد؛ کاری که شامل سوار کردن ترکیبی کوچک، ولی پیچیده است که نیاز به دقتی در حد میکرومتر دارد. دقت ابعادی این اهداف در حد 2 تا 20 میکرومتر است که دقت مورد نیاز این دستگاه را نشان می‌دهد: دقت 100 نانومتر و رزولوشن نیروی در حد 100 میلی‌گرم در محیط کاری به اندازه یک حبه قند بازخورد دارند. محیط کاری این ماشین به اندازه یک جعبه کفش است!
استفاده نوآورانه از بازخورد بصری و نیرو و اندازه‌گیری آنی ابعاد، به کاربر توانایی استفاده از ماشین را مانند یک روبات جراحی می‌دهد، و با راه اندازی و کنترل حرکات ابزارهای موتوری با حرکات دست که در ابعاد میلی‌متری دقیق محسوب می‌شوند، می‌توان دقت را به 100 نانومتر نیز ارتقا داد. این ماشین را می‌توان برای تولید دیگر ماشین‌های مینیاتوری پیچیده نیز تعدیل کرد.

تصاویر پرکیفیت گاما

دوربین فشرده گاما برای تصویربرداری رزولوشن بالا از آزمایشگاه ملی بروکهیون و شرکت فناوری‌های تصویربرداری هیبریداین، یک جوینده پزشکی هسته‌ای برای متمرکز کردن بافت سرطانی در یک غده پروستات است. این سیستم از یک آرایه حسگرهای رزولوشن بالای کادمیوم زینک تلوراید CZT استفاده می‌کند که به یک پردازشگر الکترونیکی پالس کم‌نویز و یک نرم‌افزار تصویربرداری با کیفیت متصل است. این سیستم توانایی رزولوشن بالای نیمه‌رساناهای سرد شده، را با توانایی‌های سینتیلیتورهای با قابلیت کار در دمای محیط ترکیب می‌کند.
حسگر تابشی به یک ماده بلورین CZT مبتنی است. هنگامی که یک پرتوی گاما و یا ایکس با آن برخورد می‌کند، پالس جریان کوچکی در کریستال تولید می‌شود که می‌توان آن را با استفاده از یک مدار الکترونیکی اندازه‌گیری کرد.
متمرکز کردن حسگرها و مدارهای الکترونیکی در یک پروب روده‌ای، فاصله کاری بین سیستم تصویربرداری و غده پروستات را کاهش می‌دهد، و در نتیجه اورولوژیست‌ها را قادر می‌سازد تا با استفاده از مقادیر کمتری از مواد حاجب رادیواکتیو تزریقی به سیگنال‌های بهتری دست پیدا کنند. این قابلیت شامل اندازه‌گیری‌های سریع‌تر، تصاویر بهتر، و آسایش بیشتر بیماران خواهد بود.

کد خبر 15369

نظر شما

شما در حال پاسخ به نظر «» هستید.
1 + 11 =

نظرات

  • نظرات منتشر شده: 1
  • نظرات در صف انتشار: 0
  • نظرات غیرقابل انتشار: 0
  • ات AE ۱۲:۴۸ - ۱۳۸۸/۱۲/۰۶
    0 0
    در مورد اختراعات به صبت رسیده یا نرسیده مطلبی نبود