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:

  یک مضراب یا اصطلاحا "پیک" نوری موسوم به "ōPik" برای نواختن مضراب نوری گیتار ساخته شده است که از ال‌ای‌دی‌های مادون قرمز برای تبدیل لرزش سیم‌ها به سیگنال خروجی استفاده می‌کند. مضراب نوری و جدید "ōPik" به جای استفاده از آهن‌رباها و سیم‌پیچ‌ها برای تبدیل حرکت سیم‌های گیتار به ولتاژ آنالوگ برای خروجی تقویت شده، از نور مادون قرمز برای گرفتن لرزش سیم‌ها استفاده می‌کند. طرح این مضراب نوری نخستین بار در سال ۲۰۱۷ مطرح شد و اکنون پس
اشعه لیزر جایگزین برف پاک کن اشعه لیزر جایگزین برف پاک کن: حق امتیاز اختراع جدید شرکت تسلا سیستم پاکسازی شیشه جلوی خودرو است که براساس آن هرگونه زباله و جرمی از آینه های خودرو، شیشه پنجره ها و پنل شیشه ای جلوی خودرو به طور خودکار پاک می شود. هنگامیکه چشم انداز راننده مسدود می شود این فناوری با استفاده از تکنیک های پردازش تصویر و حسگرها در داخل و خارج خودرو کار رصد را انجام می دهد که
  محققان موفق به تولید چسب زخم جدیدی شده اند که با کنترل میزان جذب اکسیژن در بافت پیوندی زده شده از شکست عمل‌های جراحی پیوند اعضا جلوگیری می‌کند. موفقیت عمل‌های جراحی پیوند اعضا و وادار کردن بافت‌های پیوند زده شده به فعالیت مانند بافت‌های عادی و اصلی همیشه فرایندی پرچالش بوده است و برای موفقیت در این زمینه تضمین اکسیژن رسانی به بافت پیوندی اهمیت زیادی دارد و حالا یک چسب زخم بزرگ بانداژ به کمک پزشکان آمده است.
لنزهایی ۲۰ برابر باریک‌تر از موی انسان لنزهایی ۲۰ برابر باریک‌تر از موی انسان: پژوهشگران آمریکایی، نوعی لنز برای دوربین تلفن همراه ابداع کرده‌اند که ضخامت آنها ۲۰ برابر کمتر از موی انسان است. پژوهشگران مهندسی الکترونیک و رایانه "دانشگاه یوتا"(UofU) در آمریکا نوع جدیدی از لنزهای نوری را ابداع کرده‌اند که بسیار باریک‌تر و سبک‌تر از لنزهای معمولی تلفن‌های همراه است و قابلیت تصویربرداری در شب را نیز دارد. این لنزها تحول چشمگیری در تلفن‌های همراه ایجاد خواهند کرد
  محققان به نام اسملیکوپتر ساخته اند که دارای آنتنی ساخته شده با شاخک پروانه با قابلیت بو کشیدن و شناسایی منابع انتشار بوهای مختلف در طبیعت است. این آنتن می‌تواند پهپاد را به سمت بوی مورد نظر هدایت کند. برای تولید این آنتن شاخک های پروانه ابتدا بی حس و سپس جدا می‌شود. سپس سیم‌های کوچکی به هر یک از این شاخک ها وصل می‌شوند که قادر به دریافت سیگنال‌های آن هستند. البته شاخک های یادشده بعد از جدا شدن
  یک شرکت تجاری از تولید ربات‌های پلیس برای گشت زنی خبر داده که برای شناسایی افراد معترض و ایجاد امنیت در اماکن عمومی قابل استفاده هستند. شرکت نایت اسکوپ ربات‌های پلیسی را تولید کرده که دارای چهار چرخ هستند و هم می‌توانند به سرعت گشت زنی کنند و هم به صورت عمودی و با استفاده از دو چرخ به حرکت درآیند. ربات‌های یادشده برای مقابله با معترضان و تظاهرات نیز قابل استفاده هستند و از جمله می‌توان از آنها
  شرکت امنیت سایبری« کاسپراسکای» انگشتری ابداع کرده که می توان تولید اثر انگشت مصنوعی را با آن انجام داد. این اثر انگشت برای باز کردن قفل موبایل و تایید پرداخت آنلاین کاربرد دارد و فاش شدن آن نیز مانند اطلاعات بیومتریک فرد خطرناک نیست.این انگشتر با پرینتر سه بعدی ساخته می شود و هدف از تولید آن راهی برای جلوگیری از سرقت اطلاعات بیومتریک افراد است. تولید اثر انگشت مصنوعی توسط نوعی انگشتر اثر انگشت واقعی را نمی توان
  شرکت "جول لبز"(Juul Labs)در حال تولید یک سیگار الکترونیکی است که با استفاده از یک اپلیکیشن افراد زیر ۲۱ سال را شناسایی می‌کند و هنگام استفاده این افراد، قفل می‌شود. شرکت "جول لبز" گفته سیگار الکترونیکی جدید این شرکت تنها برای استفاده افراد بالای ۲۱ سال قفل‌گشایی خواهد شد و بنا به گزارش‌های منتشر شده از سوی "وال‌استریت ژورنال"(The Wall Street Journal) این شرکت گفته که یک اپلیکیشن این سیگار الکترونیکی را قفل خواهد کرد و تنها زمانی قفل‌گشایی
طبق گزارش سازمان جهانی مالکیت معنوی «WIPO» ایران 4 پله صعود کرد طبق گزارش سازمان جهانی مالکیت معنوی «WIPO» ایران 4 پله صعود کرد: سازمان جهانی مالکیت معنوی «WIPO» با عضویت بیش از 190 کشور از جمله ایران هر ساله با تکیه بر برخی سنجه ها ، گزارش شاخص نوآوری کشورهای عضو را منتشر می کند. با توجه به اهمیت فاکتور نوآوری در پیشرفت ملت ها ، رقابت تنگاتنگی میان کشورهای عضو وجود دارد تا با ارتقاء زیر ساخت های
  یک مخترع به نام "الن پن" به امید اینکه مردم بیشتری را به زدن ماسک تشویق کند، یک تفنگ ساخته است که ماسک شلیک می‌کند. ماسک‌ها یکی از راه های مؤثر در مبارزه با شیوع بیماری همه گیر کووید-۱۹ هستند، اما هنوز بسیاری از مردم در برابر پوشیدن آنها مقاومت می کنند. با وجود اینکه ماسک زدن در طولانی مدت ناراحت کننده و آزار دهنده است، اما عدم استفاده از ماسک در واقع یک خطر برای سایر جامعه است.
  نمونه اولیه هدفونی ابداع شده که دارای میکروفون های مینیاتوری است و با کمک هوش مصنوعی صدای اطراف کاربر را ردیابی می کند که به این ترتیب خطر نزدیک شدن خودرو به فرد را به او هشدار می دهد و باعث جلوگیری از تصادف کاربر با یک هدفون می شود. عده زیادی از افراد هدفون به گوش دارند و نمی توانند هنگام گذر از خیابان متوجه خودروها شوند که با توجه به این موضوع محققان مشغول توسعه هدفون هایی
  پژوهشگران "دانشگاه تگزاس" با همکاری "عارف اصغری"، دانشمند ایرانی این دانشگاه سعی دارند امکان تشخیص فوری کووید-۱۹ را با کمک حسگرهای نوری فراهم کنند. برای مهار همه‌گیری کووید-۱۹، تشخیص سریع بیماری ضروری است و ارائه آزمایشی که بتواند نتایج را به سرعت فراهم کند، نیاز فوری به شمار می‌رود. "عارف اصغری" (Aref Asghari)، دانشمند ایرانی این پژوهش گفت: با توجه به افزایش بیماران مبتلا به انواع قابل انتقال کروناویروس در سراسر جهان و نیاز به پیشگیری و کنترل ابتلا