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:

پروانه‌های «مونارک» الهام‌بخش طراحی بال‌های رباتیک چاپ سه‌بعدی شده‌اند که برای ایجاد حرکات ظریف خود به میدان‌های مغناطیسی متکی هستند. دانشمندان انواعی از بال‌های رباتیک را طراحی کرده‌اند که از بال‌ پروانه‌ها الهام می‌گیرند. بال‌های رباتیک به میدان‌های مغناطیسی متکی هستند تا بدون نیاز به قطعات الکترونیکی یا باتری‌های حجیم حرکت کنند و به تقلید از حرکت طبیعی پروانه‌ها بپردازند. «محمد خان»(Muhammad Khan)، پژوهشگر «دانشگاه فنی دارمشتات»(TU Darmstadt) در آلمان گفت: توانایی‌های قابل توجه «پروانه‌های مونارک»(Monarch butterflies) در مهاجرت و
  محققان برای تسهیل نمونه‌برداری از باکتری‌ها و میکرو اورگانیسم‌های داخل روده، ریزدستگاهی ساختند که با بلعیده شدن، داخل روده باز می‌شود و از محتویات روده نمونه‌برداری می‌کند. میکروب‌های روده بر سلامتی انسان تاثیر می‌گذارند، اما هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری وجود دارد، زیرا بخشی از آن‌ها را نمی‌توان به‌سادگی جمع‌آوری کرد. به‌تازگی مقاله‌ای در ACS Nano به چاپ رسیده که در آن محققان جزئیات مربوط به ساخت کپسول قابل هضمی را تشریح کردند که روی موش‌ها آزمایش شده و
  دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور موفق به ابداع یک غشای فوق جاذب به شکل کفی کفش شده‌اند که با جذب رطوبت و عرق پا از آبی به صورتی تغییر رنگ می‌دهد و می‌تواند منجر به ساخت فناوری‌های الکترونیکی پوشیدنی شود که از عرق بدن برای تامین نیرو استفاده کنند. عرق کردن بدن برای خنک نگه داشتن بدن مهم است، اما عرق ریزی بیش از حد نیز خوشایند نیست. اکنون محققان دانشگاه ملی سنگاپور(NUS) غشای جدیدی تولید کرده‌اند که می‌تواند عرق
  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
  هپس‌باکس یک دستگاه طراحی موسیقی قابل حمل است که کارایی آسانی برای کاربران دارد. سیستم موسیقی قابل حمل "هپس باکس"(HapsBox) شاید مانند یک سفینه فضایی اسباب بازی به نظر برسد، اما یک دستگاه قدرتمند و جذاب ساخت موسیقی است که قابلیتهای تازه‌ای دارد. این دستگاه ۳.۸ کیلوگرمی دارای دسته‌های حمل مخصوص خود و همچنین اسپیکر بلوتوثی داخلی است."هپس‌باکس" با باطری کار می‌کند و انتخاب‌های گسترده‌ای از صداهای ساز را در اختیار نوازنده قرار می‌دهد. نوازندگان، طراحان صدا و طراحان
تازه‌ترین گزارش شاخص جهانی نوآوری ۲۰۲۵ (GII) نشان می‌دهد جمهوری اسلامی ایران در میان ۱۳۹ کشور جهان در رتبه ۷۰ قرار گرفته است. در عین حال، ایران در برخی شاخص‌ها همچون «اندازه بازار داخلی» با رتبه ۸ و «ثبت اختراع‌ها نسبت به تولید ناخالص داخلی» با رتبه ۱۴ جایگاهی درخور توجه کسب کرده است. امیرعباس محمدی کوشکی، کارشناس کمیته نوآوری سازمان ملل متحد و سرپرست تیم ملی اختراعات و نوآوری ایران در گفت‌وگو با ایسنا با اشاره به انتشار گزارش
  شرکت چینی "دی‌جی‌آی" یک طرح ابتدایی برای ابداع یک وسیله نقلیه مجهز به دوربین ( پتنت آفرود دوربین‌دار ) ارائه داده است. شرکت چینی "دی‌جی‌آی" (DJI)، از نام‌های پیشرو در عرصه ساخت پهپادهای مجهز به دوربین است و در این زمینه شرکت‌های کمی وجود دارند که تلاش کرده‌اند یک وسیله نقلیه دوربین دار زمینی ارائه دهند اما دی‌جی‌آی سعی دارد در این مسیر حرکت کند و حق ثبت اختراع را برای یک وسیله نقلیه جاده‌ای که به دوربین مجهز
به گزارش ایسنا، پژوهشگران با الهام از سیگنال‌دهی یونی در سیستم عصبی بدن، حسگرها و تجهیزات درمانی‌ای ساخته‌اند که می‌توانند از طریق بافت بدن با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و هماهنگ شوند. به نقل از آی‌ای، مهندسان موسسه فناوری جورجیا (Georgia Tech) با استفاده از بدن انسان برای انتقال سیگنال، یک سامانه شبکه بی‌سیم ایجاد کرده‌اند که به حسگرها و ایملنت‌های کوچکِ قابل‌ کاشت اجازه می‌دهد هم با یکدیگر و هم با تجهیزات پوشیدنی ارتباط برقرار کنند. این سیستم به
  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
پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق شده‌اند نوعی غشای نانویی بر پایه نانوبلورهای سلولزی (CNC) را طراحی کنند که می‌تواند سه ویژگی کلیدی در فرایند شیرین‌سازی آب یعنی استحکام مکانیکی، نفوذپذیری آب و حذف نمک را به‌صورت هم‌زمان بهبود دهد؛ قابلیتی که سال‌ها یکی از بن‌بست‌های فناوری غشاء بوده است. به گزارش ایسنا، در این طرح، با بررسی دقیق نسبت طول به قطر نانوبلورهای سلولزی و میزان بارگذاری آنها، ساختاری فراگیر و شبکه‌ای موسوم به «شبکه فراپیوندی درهم‌تنیده» (PIN) ایجاد شد که
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 ژاپنی ادعا می‌کند اولین پرواز پهپاد سرنشین‌دارپرواز پهپاد سرنشین‌دار یک هوابرد چند ملخه عمود پرواز الکتریکی را با موفقیت به انجام رسانده است. به نظر می‌رسد که بخش هواپیمای عمود پرواز برقی(eVTOL) تازه کار ژاپنی توسط شرکتی به نام "Cartivator" هدایت می‌شود که به عنوان یک پروژه جانبی توسط گروهی از کارمندان شرکت خودروسازی بزرگ "تویوتا" آغاز به کار کرده است و در واقع توسط شرکت "تویوتا" با هزینه ۴۰ میلیون ین یا ۳۵۴ هزار دلار آمریکا