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:

  گروهی از محققان دانشگاه ملی سنگاپور لباس هوشمندی ساختند که قابلیت شارژ بی‌سیم با استفاده از گوشی هوشمند را دارد و اطلاعات فیزیولوژیکی مانند حالت، سرعت دویدن و دمای بدن ورزشکاران را در هنگام فعالیت فیزیکی گردآوری می‌کند. در حال حاضر برای گردآوری این اطلاعات از ردگیرهای پوشیدنی کوچک استفاده می‌شود که با وجود کوچکی و سبکی، داده‌ها را تنها از یک نقطه بدن گردآوری می‌کنند و اطلاعات به دست آمده از آن‌ها برای دستیابی به یک درک معنادار
  باتری‌های روی – هوا ظرفیت کمی برای ذخیره سازی انرژی دارند و از سوی دیگر شارژ آنها ساده نیست و به طور مکانیکی صورت می‌گیرد. اما یک تحول مهم در این زمینه رخ داده است. محققان آلمانی ترکیبی جدید از روی - هوا را برای تولید باتری‌های مذکور به کار گرفته‌اند که بهره‌وری و قابلیت شارژ مجدد باتری‌های یادشده را افزایش می‌دهد. مشکل این باتری‌ها آن است که آند روی پس از اکسید شدن کاملاً مصرف شده و این
  محققان دستبندی ساخته اند که میکروفون های موجود در بلندگوهای هوشمند را از کار می اندازد تا محاورات کاربر ثبت نشود (ابداع دستبندی که از ضبط صدای کاربر جلوگیری می کند). گاهی اوقات به دلیل شکاف های امنیتی در بلندگوهای هوشمند و دستگاه های دیگری که مجهز به میکروفون هستند، میکروفون ها روشن می ماند و محاورت کاربران ضبط می شود. در همین راستا محققان دانشگاه شیکاگو یک دستبند آزمایشی ساخته اند که با استفاده از امواج اولتراسونیک منتشر
  محققان از تولید کوچک‌ترین ربات میکروالکترونیکی جهان خبر داده اند که به عنوان بخشی از پیشران موتور جت مورد استفاده قرار خواهد گرفت. استفاده از کوچک‌ترین ربات میکروالکترونیکی در موتور پیشران جت تحولی اساسی در آن ایجاد می‌کند که از ده سال قبل به این سو شاهد تغییرات چشمگیری نبوده است. این ربات بسیار کوچک تخت تنها ۰.۸ میلیمتر طول و ۰.۸ میلیمتر پهنا دارد و ضخامت آن نیز صرفاً ۰.۱۴ میلیمتر است. ربات یادشده به صورت بی سیم
شارژ کردن همزمان ۴ دستگاه توسط یک پد شارژ بی‌سیم: شارژ کردن همزمان ۴ دستگاه توسط یک پد شارژ بی‌سیم فناوری شارژ سریع و بی‌سیم یکی از آن دسته تکنولوژی‌هایی است که این روزها از استقبال بی‌نظیر و کم سابقه‌ای از سوی شرکت‌های فعال در حوزه فناوری و همچنین کاربران و علاقمندان به گجت‌های تکنولوژیک برخوردار شده است که از شرکت‌های بزرگی که در این راستا اقدامات متعددی را انجام داده‌اند، می‌توان به اپل و سامسونگ اشاره کرد که تاکنون
بهبود زخم پای دیابتی با کفی هوشمند بهبود زخم پای دیابتی با کفی هوشمند: محققان انستیتوی فناوری استیونس واقع در نیوجرسی آمریکا، کفی هوشمندی را ساختند که مانع ایجاد زخم در پای افراد مبتلا به دیابت می‌شود.حس اندام‌ها در بیماران مبتلا به دیابت دچار اختلال می‌شود و به همین علت بیماران دیابتی در برابر زخم‌های احتمالی پا آسیب‌پذیر هستند. درمان چنین زخم‌ بسیار دشوار است و ممکن است این زخم‌ها منجر به قطع عضو بیمار شوند. اما کفی هوشمند جدید
  (موبایل بدون پورت و دکمه) اپل حق اختراع جدیدی از یک موبایل ثبت کرده که نمایشگر آن دور دستگاه می پیچد و همچنین هرگونه دکمه و پورت در بخش های کناری این دستگاه حذف شده است. حق امتیاز اختراع جدید اپل نشان می دهد آیفون جدید احتمالا بدنه ای کاملا شیشه ای و نمایشگری بدون لبه دارد که کناره های دستگاه را از چهار جهت می پوشاند که علاوه بر آن هیچ نشانی از پورت یا دکمه در بخش
  یک شرکت کانادایی با دریافت حمایت مالی از دولت کانادا به دنبال ایجاد زیرساخت برای تولید نانوپوشش‌ خوداستریل‌ شونده هبرای مقابله با ویروس کرونا است. نانوپوشش‌ خوداستریل‌ شونده موسوم به NanoCleanSQ در فهرست فناوری‌هایی قرار دارد که دولت کانادا در قالب برنامه نسل جدید تولید در کانادا از آنها حمایت خواهد کرد. این نانوپوشش می‌تواند ویروس‌هایی نظیر کووید ۱۹ را به سرعت از بین ببرد. در حالت عادی هفته‌ها زمان نیاز است تا این کار انجام شود، این نانوپوشش‌
  تاکسی هوایی سوئیسی ای وی تول، با موفقیت در جریان یک پرواز آزمایشی قابلیت‌های خود را به نمایش گذاشت. تاکسی هوایی eVTOL که توسط شرکت سوئیسی دوفور ساخته شده، یک وسیله نقلیه تمام برقی است که قابلیت نشست و برخاست عمودی دارد و از این لحاظ مشابه با هلیکوپترها عمل می‌کند ، اما می‌تواند مانند هواپیماها بعد از حرکت بر روی باند اوج گرفته و مسیر خود را ادامه دهد. بال این هواپیما به صورت چرخشی ساخته شده و
  محققان به بررسی دستگاهی پرداختند که برای تعیین تغییرات کوچک و کوتاه مدت در رابطه با عملکردهای حرکتی و قدرت عضلات مفید است (بازوبندی که پیشرفت "ام‌اس" را به دقت زیر نظر می‌گیرد). برای مردمی که از بیماری "ام‌اس" (MS) رنج می‌برند، سنجش چگونگی نوسان وضعیت آن‌ها در دوره‌های زمانی کوتاه، امری دشوار است. در یک پژوهش جدید، محققان به بررسی دستگاهی پرداختند که در این زمینه ابداع شده است و می‌تواند تغییرات ظریفی که شاید پنهان بمانند را
  یک ربات کوچک ساخته شده که با کمک نور «یو وی سی» سطوح خانه و آشپزخانه را پاکسازی و ضدعفونی می کند (پاکسازی و ضدعفونی خانه توسط ربات). پاکسازی و ضدعفونی خانه توسط ربات کوچکی ساخته شده که می‌تواند آشپزخانه و خانه را ضدعفونی کند. این ربات برای فرایند ضدعفونی و پاکسازی کردن از نور مافوق بنفش استفاده می‌کند. انرژی UVC بیشترین اثر میکروب کشی را دارد. این اشعه باکتری را از بین می‌برد و به آن اجازه تکثیر
  محققان نوعی پوسته‌های ارزان حل شونده تولید کرده اند که می‌توان واکسن‌های خوراکی را در درون آن بدون دردسر جابجا کرد. جابجایی واکسن یک چالش جدی است که برای برطرف کردن آن روش‌های مختلفی مد نظر قرار گرفته است. واکسن‌ها برای حفظ کیفیت باید همیشه در محیط سرد باقی بمانند و این کار در نقاط دورافتاده و توسعه نیافته ممکن نیست. محققان دانشگاه آستین تگزاس برای حل این مشکل پوسته‌های ارزان حل شونده ابداع کرده‌اند که وزن کمی نیز