فشل جهاز تنظيم ضربات القلب الذكي من أحدث جيل بشكل خطير، مما عرض حياة المريض للخطر. لم يكن السبب خطأ برمجيًا أو تآكلًا معتادًا، بل انفجارًا مجهريًا داخل بطاريته. كشف التحليل الجنائي باستخدام التصوير المقطعي المحوسب (CT) عن وجود تشعبات الليثيوم التي اخترقت الفاصل، مما أدى إلى حدوث ماس كهربائي حراري على نطاق نانومتري.
تحليل التصوير المقطعي المحوسب والتجزئة في Dragonfly و VGSTUDIO MAX 🔬
لتحديد موقع العطل، لجأ المهندسون إلى التصوير المقطعي الدقيق بالأشعة السينية. بدقة أقل من 1 ميكرون، التقط الماسح الضوئي البنية الداخلية للخلية. تمت معالجة البيانات الحجمية في Dragonfly، حيث تم تطبيق تجزئة قائمة على التعلم العميق لعزل تكوينات الليثيوم المعدني. نمت هذه الهياكل، ذات الشكل الشبيه بالإبر، من المصعد نحو المهبط. بعد ذلك، تم إجراء تحليل للمسامية وسُمك الفاصل في VGSTUDIO MAX، مما أكد حدوث الثقب. أتاحت إعادة البناء ثلاثي الأبعاد تصور المسار الدقيق للتشعب الذي تسبب في الماس الكهربائي.
المحاكاة الحرارية ومستقبل التصنيع الدقيق 🔥
كانت الخطوة التالية هي استيراد هندسة التشعب إلى Altium Designer لإجراء محاكاة حرارية عابرة. أظهرت النتائج ارتفاعًا موضعيًا في درجة الحرارة تجاوز 300 درجة مئوية عند نقطة التلامس، وهو ما يكفي لتبخير الإلكتروليت. تُظهر هذه الحالة أن التصور ثلاثي الأبعاد لا يخدم فقط في توثيق الأعطال، بل في إعادة تصميم الفواصل والمصاعد بهياكل تمنع النمو التشعبي. يجب على صناعة أشباه الموصلات للأجهزة الطبية دمج أدوات التحليل هذه في عمليات مراقبة الجودة الخاصة بها.
نظرًا لأن التصنيع الدقيق ثلاثي الأبعاد يسمح بإنشاء أقطاب كهربائية بهياكل ثلاثية الأبعاد لتحسين كثافة الطاقة، فما هي التحديات المحددة للتصميم وترسيب المواد التي يجب التغلب عليها لتجنب نواة ونمو تشعبات الليثيوم في بطاريات أجهزة تنظيم ضربات القلب القابلة للزرع؟
(ملاحظة: محاكاة رقاقة بحجم 200 مم تشبه صنع البيتزا: الجميع يريد قطعة)