کنترل “ایمپلنت مغزی” توسط میدان‌های مغناطیسی

کنترل “ایمپلنت مغزی” توسط میدان‌های مغناطیسی

کنترل “ایمپلنت مغزی” توسط میدان‌های مغناطیسی 733 403 نوفن حامی البرز

کنترل "ایمپلنت مغزی" توسط میدان‌های مغناطیسی

 

کنترل “ایمپلنت مغزی” کاشت یا ایمپلنت‌های عصبی ممکن است گزینه‌های درمانی مناسبی برای بسیاری از بیماری‌ها از جمله بیماری پارکینسون و صرع باشند؛ اما یکی از نکاتی که باید ذکر کرد، این است که چنین دستگاه‌هایی می‌بایست برای مدت زمان طولانی در شرایط سخت در جمجمه کار کنند و یکی از چالش‌هایی که پزشکان با آن رو به رو هستند مسئله تامین نیروی این ایمپلنت‌ها است و مشکل دیگر آنها نیز برقراری ارتباط با این ایمپلنت‌ها برای کنترل عملکرد آنها است.

در حال حاضر این کار به طور معمول با استفاده از سیم‌ها انجام می‌شود، اما سیم‌هایی که از بافت‌ها عبور می‌کنند و به بیرون نفوذ می‌کنند، به دلایل مختلف بسیار مشکل‌ساز هستند (کنترل “ایمپلنت مغزی” توسط میدان‌های مغناطیسی).   اکنون مهندسان “دانشگاه رایس” (Rice University) به تازگی از کنترل “ایمپلنت مغزی” رونمایی کرده‌اند که نیروی آن توسط یک میدان مغناطیسی خارجی می‌تواند تامین شود. این فناوری که در “کنفرانس بین‌المللی مدارهای حالت جامد در سانفرانسیسکو” (International Solid-State Circuits Conference in San Francisco) ارائه شده است، ممکن است بر برخی از آزاردهنده‌ترین و محدودکننده‌ترین جنبه‌های واسط‌های مغز و رایانه موجود، محرک‌ها و سایر کاشت‌های عصبی غلبه کند.

کنترل “ایمپلنت مغزی” توسط میدان‌های مغناطیسی

واسط مغز و رایانه از مجموعه‌ای از حسگرها و اجزای پردازش سیگنال تشکیل می‌شود که فعالیت مغزی فرد را مستقیماً به یک‌سری سیگنال‌های ارتباطی یا کنترلی تبدیل می‌کند. در این سامانه ابتدا باید امواج مغزی را با استفاده از دستگاه‌های ثبت امواج مغزی ثبت کرد که معمولاً به دلیل دقت زمانی بالا و ارزان بودن و همچنین استفاده آسان، از الکتروانسفالوگرافی برای ثبت امواج مغزی استفاده می‌شود. الکترودهای الکتروانسفالوگرافی در سطح پوست سر قرار می‌گیرند و میدان الکتریکی حاصل از فعالیت نورون‌ها را اندازه‌گیری می‌کنند. در مرحله بعد این امواج بررسی شده و ویژگی‌های موردنظر استخراج می‌شود و از روی این ویژگی‌ها می‌توان حدس زد که کاربر چه فعالیتی را در نظر دارد (کنترل “ایمپلنت مغزی” توسط میدان‌های مغناطیسی).

“کایوان یانگ” (Kaiyuan Yang) یکی از توسعه‌دهندگان دستگاه مذکور در بیانیه مطبوعاتی دانشگاه رایس، گفت: دانشمندان برای نخستین بار موفق به استفاده از یک میدان مغناطیسی برای تامین نیروی ایمپلنت و همچنین برنامه‌ریزی کاشت شده‌اند. با ادغام مبدل‌های مگنوالکتریک با فناوری‌های سی‌ماس یا نیم‌رسانای اکسید-فلز مُکمِّل (Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS) ما یک پلتفرم بیوالکتریک برای بسیاری از برنامه‌ها فراهم می‌کنیم. سی‌ماس برای کارهای پردازش سیگنال قدرتمند، کارآمد و ارزان است.

دستگاه جدید، “مگ نی” (MagNI) نام دارد و مخفف کلمه “کاشت عصبی مگنوالکتریک” است. این دستگاه از مبدل‌های مگنوالکتریک برای تبدیل یک میدان مغناطیسی به سرعت در حال تغییر به یک جریان الکتریکی استفاده می‌کند. از این رو می‌توان از کمربند یا وسیله دیگری که به بدن در نزدیکی محل قرارگیری ایمپلنت قرار می‌گیرد، برای تامین نیرو استفاده کرد.

سی‌ماس یا نیم‌رسانای اکسید-فلز مُکمِّل (Complementary Metal-Oxide Semiconductor, CMOS) نوعی فرایند ساخت ماس‌فِت است که از ماس‌فِت‌های مکمل و قرینه نوع-N و نوع-P برای ساخت درگاه‌های منطقی استفاده می‌شود. ماس‌فِت یا ترانزیستور اثرِ میدانیِ نیمه‌رسانای اکسید-فلز (metal–oxide semiconductor field effect transistor ٫ MOSFET) معروف‌ترین ترانزیستور اثر میدان در مدارهای الکترونیک آنالوگ و دیجیتال است. اصطلاح اکسید-فلز را نباید به اشتباه اکسیدِ فلز خواند. دلیل این نام‌گذاری این است که در ساختمان این ترانزیستور، یک لایه اکسیدِ سیلیسیوم (SiO2) در زیر اتصال فلزیِ پایه گِیت قرار گرفته است.

مزیت استفاده از میدان‌های مغناطیسی برای تامین انرژی و کنترل ایمپلنت این است که به عنوان مثال آنها باعث گرم شدن بافت‌ها به اندازه اشعه نوری یا اتصال القایی نمی‌شوند. در مقایسه با امواج فراصوت، سیگنال‌های این دستگاه بسیار بهتر است و بنابراین می‌توان از آن برای برنامه‌ریزی یک دستگاه کاشته شده در اعماق بدن استفاده کرد. این دستگاه از سه قسمت ساخته شده است؛ بخش اول شامل یک قطعه مگنوالکتریک است که طی آن مغناطیس به برق تبدیل می‌شود و بخش دوم تراشه سیماس و بخش سوم نیز یک خازن ذخیره انرژی الکتریکی است.

در حال حاضر از این دستگاه در یک آزمایشگاه برای تحریک حیوان ” Hydra vulgaris ” (یک حیوان شبیه به اختاپوس) استفاده کرده‌اند.

یک شرکت فرانسوی، نوعی دوربین سه‌بعدی ارائه داده است که می‌تواند اجسام متحرک را از فاصله صدها متر مورد بررسی قرار دهد و ترکیب‌ سازنده آنها را ارزیابی کند.

یک شرکت فرانسوی موسوم به “اوت‌سایت”(Outsight) موفق شده جایزه معتبر موسوم به “PRISM Award” را برای فناوری دوربین سه‌بعدی خود دریافت کند و این جایزه که توسط متخصصان حوزه لیزر و فناوری نوری به اوت‌سایت اهدا شده، به جوایزی که این شرکت در نمایشگاه “CES 2020” موفق به کسب آن شده، اضافه می‌شود.

فناوری موسوم به “دوربین سمنتیک”(semantic camera) این شرکت، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. دوربین‌های سمنتیک که می‌توانند ترکیب‌بندی اجسام گوناگون را از هم تفکیک کنند، نقش مهمی در کاربردهای رباتیک و به خصوص خودروهای خودران در آینده دارند. کاربردهای این فناوری، ماشین‌های تحت کنترل انسان، تجهیزات معدن‌کاری و هلیکوپترها را شامل می‌شوند.

“راول براوو”(Raul Bravo)، از بنیانگذاران اوت‌سایت گفت: دوربین سمنتیک سه‌بعدی ما نه تنها می‌تواند بر مشکلات ایمنی رانندگی غلبه کند، بلکه ارزش منحصر به فردی به حوزه‌هایی مانند مدیریت زیرساخت بدهد. ما با ارائه اطلاعاتی که حقیقت جهان را نشان می‌دهند، قانع شدیم که باید جهانی از کاربردهای جدید آغاز شود و این تنها آغاز کار است.

این دوربین می‌تواند به ماشین‌ها در بررسی و درک دقیق محیط از فاصله صدها متر کمک کند و ترکیب سازنده اشیا را تشخیص دهد. این فناوری می‌تواند در شناسایی و ردیابی اجسام متحرک به کار برود و برای استفاده در وسایل نقلیه خودران نیز کارآمد باشد.

فناوری جدید اوت‌سایت، لیزری با قدرت پایین است که در یک ابزار خودکار جای می‌گیرد و می‌تواند به بررسی محیط اطراف بپردازد و ترکیب شیمیایی اجسام را ثبت کند. این نوع درک محیط، به ماشین‌ها کمک می‌کند تا تصمیمات بهتری را در موقعیت‌های ضروری بگیرند.

 

منبع: ایرنا

دیگر اخبار مرتبط با نوآوری:

پژوهشگران «دانشگاه پنسیلوانیا» نوعی حسگر ساخته‌اند که از توانایی چشم انسان برای دیدن رنگ تقلید می‌کند و شاید روزی بتواند به عنوان جایگزین سلول‌های مرده یا آسیب‌دیده چشم، در به دست آوردن بینایی از دست رفته کمک کند. آشکارسازهای نوری حساس به نورهای قرمز، سبز و آبی، از سلول‌های مخروطی چشم ما تقلید می‌کنند. این در حالی است که الگوریتم نورومورفیک، شبکه عصبی ما را برای پردازش اطلاعات و تبدیل کردن آنها به تصاویر با کیفیت بالا شبیه‌سازی می‌کند. برخلاف
  محققان در یک تیم استارت آپی موفق به طراحی یک عینک واقعیت مجازی شدند که به جای روش های سنتی درمان تنبلی چشم با بازی و انیمیشن، این بیماری را در کودکان ۴-۱۲سال رفع می کند. آریانا سلطانی، مدیر کسب و کار تیم استارت آپی تولید کننده «عینک های مجازی برای درمان تنبلی چشم» و تیم برگزیده در نهمین نمایشگاه فناوری و نوآوری اینوتکس ۲۰۲۰ در گفتگو با خبرنگار مهر اظهار کرد: در حال حاضر از روش های سنتی
راه حلی برای نقاط کور خودروها با ایده دختر ۱۴ ساله راه حلی برای نقاط کور خودروها با ایده دختر ۱۴ ساله: دختری ۱۴ ساله در ایالت پنسیلوانیای آمریکا توانست راه حلی را برای غلبه بر مشکل وجود نقاط کور خطرناک در برخی خودروها بیابد که با ابداع این روش به مشاهده افراد و خودروهایی کمک می کند که معمولا در دو سوی چپ و راست خودرو و در برابر چارچوب فلزی آن قرار می گیرند و به همین علت توسط
  یک شرکت که دریچه و سوپاپ های جایگزین چاپ سه بعدی برای ماسک های تنفس مصنوعی یا ونتیلاتورها می سازد (عینک هوشمند)، شگفتی دیگری با فناوری چاپ سه بعدی اختراع کرده است که یک تبدیل شونده است که ماسک تنفس زیر آب یا غواصی را به ماسک تنفسی تبدیل می‌کند. فناوری چاپ سه بعدی ترفندهای جدیدی را برای کمک به کنترل شیوع کروناویروس جدید به ارمغان می آورد. اکنون یک شرکت ایتالیایی که دریچه و سوپاپ جایگزین چاپ سه
بیژن نصیری اعظم کارگاه حفاظت نوآوری و اختراع انرژی را در حاشیه جشنواره دستاوردهای پژوهشی، فناوری و دارایی های فکری بانوان در حوزه آب، برق و انرژی در 24 و 25 آذرماه و همزمان با جشنواره پژوهش و فناوری برگزار کرد. این جشنواره با هدف شناسایی دستاوردهای بانوان از مرحله ایده تا بازار در 11 محور، شامل اختراعات، ایده های نوآورانه، پروژه های موثر در ایجاد زیرساخت و عرصه بین الملل، محصولات تولیدی و دارای قابلیت تجاری سازی ، کتب،
  کنترل پهپادها با استفاده از دسته کنترل‌های سنتی کار ساده ای نیست و محققان دانشگاه ام آی تی به همین علت هدایت آنها را با استفاده از علائمی که از بازو ارسال می‌شود، ممکن کرده اند (امکان کنترل پهپاد با عضلات بازو). بازوبند مذکور می‌تواند حرکات بازو در جهات مختلف را شناسایی کند و امکان کنترل پهپاد با عضلات بازو را بر اساس حرکات یادشده هدایت کند. این بازوبند مجهز به الگوریتم‌های هوش مصنوعی نیز هست که مسیر حرکت
  یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران، ابزار جدیدی برای تصویربرداری ابداع کرده‌اند که در مغز کاشته می‌شود. تقاضا برای ابزاری که به متخصصان علوم اعصاب امکان می‌دهد تا فعالیت‌های مغز را ثبت کنند، بسیار زیاد است. پژوهشگران به طور سنتی، از روش‌هایی مانند "تصویرسازی تشدید مغناطیسی کارکردی" یا "اف‌ام‌آرآی"(fMRI) استفاده می‌کنند اما این روش نمی‌تواند فعالیت عصبی را با وضوح مکانی بالا یا در افراد در حال حرکت ثبت کند. در سال‌های اخیر، یک فناوری موسوم به "اپتوژنتیک"(Optogenetics)، موفقیت قابل
  محققان دانشگاه ملی سنگاپور با همکاری متخصصان بیمارستان عمومی سنگاپور یک حسگر هوشمند پوشیدنی ساختند که قابلیت ارزیابی لحظه‌ای وضعیت زخم را از طریق برقراری ارتباط بی‌سیم با یک برنامه گوشی هوشمند دارد. این حسگر هوشمند توانایی تشخیص دما، اسیدیته، نوع باکتری و فاکتورهای التهابی مختص به زخم های مزمن را ظرف ۱۵ دقیقه دارد و امکان ارزیابی دقیق و سریع وضعیت زخم را فراهم می‌کند. در مورد بیماران دیابتی مبتلا به زخم پا، این وضعیت می‌تواند منجر به
موتورسیکلت برقی دوستدار محیط زیست موتورسیکلت برقی دوستدار محیط زیست: یک شرکت خودروسازی، موتورسیکلت برقی ساخته که هیچ گونه آلودگی‌ای تولید نمی‌کند. موتور سیکلت برقی ساخت این شرکت اسپانیایی که "سیت"( SEAT) نام دارد، می‌تواند در هفته ۱۰۰ مایل را با صرف هزینه‌ی تقریبی یک پوندی سپری کند. این موتورسیکلت برقی در پاسخ به نیاز روزافزون مردم برای مسافرت‌های شهری و بدون تولید آلودگی ساخته شده است و قدرت موتور این وسیله نقلیه ۱۱ کیلو وات بر ساعت است که
  محققان موفق به ساخت یک خودکار جدید شده‌اند که پوشش پلاستیکی خاص آن قادر است ویروس‌ها را از بین ببرد و دستور العمل پوشش پلاستیکی ویروس کش این قلم یک راز تجاری است. به نظر می‌رسد که یک دستگاه مفید که استفاده روزانه دارد و شاید در این روزها همه منتظر آن بودیم، از راه رسیده است. این قلم در واقع یک خودکار خود تمیز شونده است که توسط شرکت آلمانی "مسمر"(Messmer) ساخته شده است. پوشش پلاستیکی قلم "مسمر"
  محققان آمریکایی موفق به تولید پهپادی شدند که می‌تواند مانند پرندگان، بال‌های خود را خم کند (پهپادی که مثل پرنده بال‌هایش خم می شود) و به پرواز در آید. محققان دانشگاه "استنفورد"(Stanford) پهپادی تولید کرده‌اند که هنگام پرواز در هوا، قدرت مانور بیشتری دارد. در واقع این ربات پروازی در آزمایشگاه "لنتینک"(Lentink) این دانشگاه توسعه داده شده و بال‌هایی دارد که مشابه با بال کبوتر طراحی شده است. پهپاد ساخت این محققان "PigeonBot" نام گرفته و قادر است بال‌های
  پژوهشگران "دانشگاه توهوکو "(Tohoku University) ژاپن در مطالعه اخیرشان موفق به توسعه لنزهای تماسی شده اند که قابلیت خود مرطوب کنندگی دارند. دانشمندان دانشگاه توهوکو ژاپن در مطالعه اخیرشان که در مجله "Advanced Material Technologies" منتشر شد که خبر از توسعه لنز تماسی با استفاده از اشک پشت پلک را مرطوب می‌کند، داده‌اند. هنگامی که افراد از لنزهای تماسی استفاه می‌کنند چشم آنها خشک می‌شود و اغلب منجر به موارد جدی مانند سندرم خشکی چشم می‌شود و این موضوع