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:

  محققان با استفاده از نانولوله‌های کربنی (فناوری نانو) و نوعی پلیمر، پوست محافظی ساختند که می‌تواند بدن را در برابر عوامل بیماری‌زا محافظت کند. برخی حوادث نظیر شیوع بیماری کرونا یا استفاده از سلاح‌های شیمیایی نیاز برای پوست دوم به‌منظور محافظت از انسان‌ها را نشان می‌دهد. در حال حاضر، ادوات و تجهیزات مراقبت شخصی در دسترس همگان نیست و از مشکلاتی نظیر تنفس‌پذیری برخوردار است. برای حل این مشکل، محققان یک تیم تحقیقاتی از چند موسسه و دانشگاه مختلف
  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
  یک حسگر زیستی برای رصد قند خون ورزشکاران توسعه یافته که روی بازوی فرد می چسبد و اطلاعات مربوط به سطح قند خون وی را روی اپلیکیشن موبایل نمایش می دهد. یک شرکت خدمات درمانی در آمریکا از نخستین حسگر زیستی ورزشی قند خون رونمایی کرد. این حسگر قند خون را اندازه می گیرد و مقدار آن را روی تلفن هوشمند نمایش می دهد. شرکت «آبوت» این دستگاه را ساخته که «لیبر سنس» (Liber Sense) نام دارد و به
  یک شرکت تجاری قصد دارد از بزرگترین پهپاد تولیدی جهان برای ارسال ماهواره به فضا با استفاده از یک راکت استفاده کند. شرکت اویوم می‌گوید می‌توان با استفاده از پهپادهای غول پیکر Ravn X با هزینه‌ای کم و دقت مناسب راکت به فضا پرتاب کرد. پهپاد Ravn X که ۲۴ متر طول و ۵.۵ متر ارتفاع دارد، بزرگترین پهپاد ساخته شده در جهان است و با استفاده از نرم افزار اختصاصی این شرکت هدایت می‌شود. از این روش می‌توان
  یک شرکت انگلیسی از تولید گوشی هوشمند نسل پنجمی خبر داده که دارای یک صفحه کلید کامل است و به صورت کشویی طراحی شده است. این گوشی توسط شرکت پلنت کامپیوترز تولید شده و آسترو اسلاید جی ۵ نام دارد. صفحه کلید این گوشی در یک سو و نمایشگر آن در سوی دیگر قرار دارد و لذا تایپ کردن با صفحه کلید این گوشی نیز به سادگی ممکن است. در این گوشی از پردازنده دایمنسیتی ۸۰۰ مدیاتک استفاده شده
  یک شرکت فنلاندی پاکبان خودرانی را به شکل یک خودروی برقی تولید کرده که قادر به حرکت در سطح شهر و پاکسازی مناطق مختلف است. این پاکبان خودران که توسط شرکت ترومبیا تولید شده، به طور آزمایشی در پایتخت فنلاند مورد استفاده قرار گرفته و فعلاً برخی مسیرهای حرکت دوچرخه‌ها و نیز خیابان‌های اصلی را در شب تمیز و پاکسازی می‌کند. باتری‌های لیتیومی نصب شده بر روی این خودرو شارژ آن را تا ۱۷ ساعت تأمین می‌کند و با
  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
  یک شرکت چینی اسب رباتیکی برای کودکان طراحی کرده که می تواند به طور خودران حرکت کند و افراد و اشیا را بشناسد. استارت آپ خودرویی چین به نام Xpeng یک ربات تک شاخ طراحی کرده که کودکان می‌توانند سوار آن شوند. این ربات که «اژدهای کوچک سفید» نام دارد مجهز به یک سیستم هوش مصنوعی است تا مانورهای خودران انجام دهد، روی سطوح مختلف مسیریابی کند و افراد و اشیا را بشناسد. همچنین اسب رباتیک واکنش احساسی هوشمند
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،
  پژوهشگران آمریکایی نوعی دریچه مصنوعی قلب ابداع کرده‌اند که می‌تواند با افزایش سن بیمار قطر خود را تغییر دهد (تطبیق دریچه مصنوعی قلب). برای کودکانی که با "نقص مادرزادی قلب" (CHD) به دنیا می‌آیند تطبیق دریچه مصنوعی قلب که جریان خون را حفظ می‌کنند و یک روش لازم و دشوار به شمار می‌روند که کاشت این ابزار در قلب، نه تنها به جراحی نیاز دارد، بلکه باید هر چند سال یک بار و با رشد بدن کودکان، مراحل پرخطر
  مهندسان بریتانیایی در حال تهیه یک نسخه مدرن از ونتیلاتور فشار منفی(NPV) هستند که بیشتر با نام "ریه آهنی" شناخته می‌شود تا برای بیماران مبتلا به بیماری کووید-۱۹ که تحت مراقبت قرار دارند، یک جایگزین ساده و ارزان‌قیمت برای کمک به کمبود ونتیلاتور یا همان دستگاه‌های تنفس مصنوعی تهیه کنند. یکی از منابعی که برای درمان بیماران مبتلا به کروناویروس جدید یا همان کووید-۱۹ با کمبود جدی مواجه است و نیاز به پشتیبانی دارد، کمک به کمبود ونتیلاتور یا
  گروهی از محققان ژاپنی یک پوست مصنوعی برای ربات‌ها ایجاد کرده‌اند که درد را احساس می‌کند (ساخت پوست مصنوعی که درد را حس می‌کند). گروهی از محققان در ژاپن روی یک پوست مصنوعی کار می‌کنند که می‌تواند به ربات‌ها کمک کند تا با انسانها همدردی کنند که این امر می‌تواند باعث شود ربات‌ها از ماشین‌های بی‌روح به موجودات زنده واقعی تبدیل شوند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه اوزاکا در ژاپن روی یک پوست مصنوعی کار می‌کنند که می‌تواند به