پروژه جدید سیگنال‌های EEG و مغزی را با روشی منحصر بفرد با هنر و مد ترکیب کرده است. در این پروژه یک رابط مغز و رایانه به یک لباس رباتیک چاپ سه بعدی متصل شده است. مکانیسم‌های لباس مانند عناصر انیماترونیک عمل می‌کنند و با توجه به سیگنال‌های مغزی، فعال می‌شوند. به عبارت دیگر، این لباس تجسمی از داده‌های مغزی است. این لباس از پانگولین، حیوانات ناز و بی‌ضرری الهام گرفته است که گاهی اوقات به عنوان مورچه خوارهای پولک پوست نیز شناخته می‌شوند. با مجله فناوری‌های توان‌افزا و پوشیدنی همراه باشید.

یک لباس چشم‌نواز که بخشی از یک پروژه و فناوری پیشرفته است در جشنواره Ars Electronica در Linz، اتریش به نمایش درآمد. این لباس یک رابط مغز و رایانه بسیار کم انرژی و با وضوح بالا را نمایان می‌کند که بسیار حساس است. به طوری که اگر پوشنده به حرکت دادن یک انگشت فکر کند، بدون نیاز به هیچ ایمپلنتی، لباس تشخیص می‌دهد کاربر کدام انگشت را قصد دارد حرکت دهد.

این لباس نتیجه همکاری پژوهشگران دانشگاه Johannes Kepler University Linz (JKU)، توسعه دهندگان در شرکت مهندسی پزشکی G.tec و طراح Anouk Wipprecht است. این لباس که به عنوان لباس Pangolin شناخته می‌شود، دارای ۱۰۲۴ الکترود نصب شده روی سر و در ۶۴ گروه ۱۶ عددی است. این الکترودها سیگنال‌های الکتریکی مغز را ثبت می‌کنند. داده‌های این حسگرها ترکیب، تجزیه و تحلیل می‌شوند و به رنگ‌های نمایش داده شده توسط ۳۲ LED نئوپیکسل و حرکت ۳۲ سروو موتور تبدیل می‌شوند. در نتیجه فعالیت عصبی مغز در کل بدن نمایان می‌شود.

ساخت تراشه اختصاصی

بزرگترین پیشرفت فنی در تراشه سفارشی جدیدی است که به هر الکترود متصل می‌شود. تراشه تک کاناله با ابعاد ۱٫۶ میلی‌متر با یک آمپلی فایر، یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) و یک پردازنده سیگنال دیجیتال ادغام می‌شود. در حالیکه به کمتر از ۵ میکرووات توان نیاز دارد. از آنجا که انرژی آن بسیار کم است، می‌توان انرژی تراشه را به روش تراشه RFID و بدون تماس تأمین کرد و داده‌ها را نیز به صورت بی‌سیم منتقل کرد. (اگرچه در حال حاضر برای لباس Pangolin، از انتقال سیمی داده‌ها استفاده شد تا سازندگان بتوانند در شرایط همه‌گیری کووید۱۹ و دسترسی محدود به امکانات بر روی توسعه و اشکال زدایی سایر عناصر سامانه کار کنند).

تغذیه و برقراری ارتباط با تراشه به صورت بی‌سیم، نیاز به باتری‌هایی سنگین و حجیم که در سامانه‌های معمولی BCI یافت می‌شوند را از بین می‌برد. Harald Pretl، استاد مؤسسه مدارهای مجتمع در JKU می‌گوید: «بزرگترین چالش جا دادن منبع انرژی برای الکترونیک حسگرها بود. ما مجبور شدیم یک آمپلی‌فایر و یک مبدل آنالوگ به دیجیتال اختصاصی طراحی کنیم. همچنین، بر اساس پهنای باند بسیار وسیع، پروتکل انتقال خود را ایجاد کنیم».

برای لباس Pangolin، هر گروه از الکترودها، تراشه‌ها و آنتن‌های اختصاصی بر روی یک سطح شش ضلعی سوار می‌شدند که این سطوح کل سر کاربر، در اینجا Megi Gin از اتریش، را می‌پوشاندند.

تجزیه و تحلیل سیگنال‌های مغزی

مرحله بعدی توسط توسعه دهنده و سازنده تجاری رابط مغز و رایانه، G.tec ارائه شد. G.tec تجربه خود را از تجزیه و تحلیل سیگنال‌های عصبی منتقل شده، یکپارچه‌سازی و تفسیر داده‌های حاصل از بخش‌های مختلف را به ارمغان آورد. برای نمونه، هنگامی که تصمیم دارید یک عضله را به طور اختیاری حرکت دهید، یک الگوی فعالیت در قشر حرکتی شما ایجاد می شود که قابل شناسایی و تشخیص است. Christoph Guger، بنیانگذار G.tec می‌گوید: «با ۱۰۲۴ کانال جداگانه، می‌توانید حرکت انگشت را تشخیص دهید. این چیزی است که به طور معمول نمی‌توان با الکترودهای سطحی انجام داد و به ایمپلنت نیاز است. سامانه‌های الکترود سطحی ۶۴ کاناله، تنها برای تشخیص قصد حرکتی بازوی راست یا چپ کافی است و توانایی تشخیص حرکت انگشت را ندارند».

از آنجا که مغزها متفاوت هستند، شناسایی چنین جزئیاتی مستلزم کالیبراسیون سامانه برای هر فرد با استفاده از یادگیری ماشین برای شناسایی الگوهای مرتبط با حرکات مختلف است. با این حال، نیازی نیست تا شما عضله خاصی را حرکت دهید. در واقع وقتی شرکت کننده به سادگی تصور می‌کند یک حرکت را انجام می‌دهد، سامانه راحت‌تر می‌آموزد. زیرا تصور کردن یک حرکت معمولاً بیشتر از انجام آن طول می‌کشد و سیگنال پایدارتری تولید می‌کند. این بدان معناست بیمارانی که اندام‌های آنها از کار افتاده یا از دست رفته می‌توانند از این فناوری استفاده کنند و حتی احتمال ایجاد اسکلت‌های بیرونی کنترل شونده با مغز وجود دارد.

لباس Pangolin تعیین می‌کند که آیا فرد پوشنده یکی از حالات ذهنی از جمله استرس، خنثی و مراقبه دارد یا خیر و این حالت را از طریق حرکت و نور بیان می‌کند. این لباس توسط طراح Wipprecht ایجاد شده است، کسی که هدست Unicorn را برای کمک به درمانگران برای تنظیم برنامه‌های کودکان مبتلا به ADHD طراحی کرده بود.

بیشتر بخوانیم:

>> توسعه ایمپلنت مغزی بی سیم با توان مصرفی پایین؛ گامی موثر در پیشرفت پروتزهای کنترل شونده با ذهن

>> تلاش مهندسان جورجیا تک برای بهبود کیفیت زندگی با رباتیک پوشیدنی

منبع: ieee.org

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»