مجلة أقلام مرحبا بك في مجلة أقلام , هنا ستجد آخر المقالات والأخبار
الروبوتات التي تسيطر عليها العقل: مستشعرات الجرافين الجديدة تحول الخيال العلمي إلى واقع
صمم الباحثون مستشعرًا جافًا ثلاثي الأبعاد يعتمد على الجرافين يمكنه قياس النشاط الكهربائي للدماغ دون الاعتماد على المواد الهلامية الموصلة. تعتبر المستشعرات الجافة أقل تهيجًا ومسببة للحساسية مقارنة بالمستشعرات “الرطبة” التقليدية المستخدمة في تخطيط كهربية الدماغ (EEG) لتشخيص الاضطرابات العصبية أو التحكم في الأجهزة الخارجية من خلال واجهات الدماغ والآلة. عند دمجها في عصابة رأس مرنة واستخدامها مع سماعة رأس الواقع المعزز ، مكّنت المستشعرات الجافة من التحكم في الروبوت بدون استخدام اليدين من خلال تفسير إشارات الدماغ. على الرغم من أن هذا التطور ليس بنفس فعالية أجهزة الاستشعار الرطبة حتى الآن ، إلا أن هذا التطور يشير إلى تقدم نحو واجهات سهلة التنفيذ وغير جراحية بين الدماغ والآلة.
يبدو الأمر وكأنه شيء من الخيال العلمي: ارتدي عصابة رأس إلكترونية متخصصة وتحكم في روبوت باستخدام عقلك. ولكن الآن ، اتخذت الأبحاث الحديثة المنشورة في ACS Applied Nano Materials خطوة نحو جعل هذا حقيقة واقعة. من خلال تصميم هيكل خاص ثلاثي الأبعاد لا يعتمد على المواد الهلامية الموصلة اللاصقة ، ابتكر الفريق مستشعرات “جافة” يمكنها قياس النشاط الكهربائي للدماغ ، حتى وسط الشعر وصدمات الرأس ومنحنياته.
يراقب الأطباء الإشارات الكهربائية من الدماغ باستخدام تخطيط كهربية الدماغ (EEG) ، حيث يتم زرع أقطاب كهربائية متخصصة أو وضعها على سطح الرأس. يساعد مخطط كهربية الدماغ في تشخيص الاضطرابات العصبية ، ولكن يمكن أيضًا دمجه في “واجهات الدماغ والآلة” ، والتي تستخدم موجات الدماغ للتحكم في جهاز خارجي ، مثل طرف اصطناعي أو إنسان آلي أو حتى لعبة فيديو.
تتضمن معظم الإصدارات غير الغازية استخدام أجهزة استشعار “رطبة” ، والتي يتم لصقها على الرأس باستخدام مادة هلامية يمكن أن تهيج فروة الرأس وأحيانًا تثير ردود فعل تحسسية. كبديل ، عمل الباحثون على تطوير أجهزة استشعار “جافة” لا تتطلب المواد الهلامية ، ولكن حتى الآن لم يعمل أي منها مثل الصنف الرطب القياسي الذهبي.
على الرغم من أن المواد النانوية مثل الجرافين يمكن أن تكون خيارًا مناسبًا ، إلا أن طبيعتها المسطحة وغير المستقرة عادةً تجعلها غير متوافقة مع المنحنيات غير المستوية لرأس الإنسان ، خاصة على مدى فترات طويلة. لذلك ، أرادت فرانشيسكا إياكوبي وزملاؤها إنشاء مستشعر ثلاثي الأبعاد قائم على الجرافين يعتمد على الجرافين متعدد الكريستالات يمكنه مراقبة نشاط الدماغ بدقة دون أي لزوجة.
ابتكر الفريق عدة هياكل ثلاثية الأبعاد مطلية بالجرافين بأشكال وأنماط مختلفة ، يبلغ سمك كل منها حوالي 10 ميكرون. من بين الأشكال التي تم اختبارها ، كان النمط السداسي يعمل بشكل أفضل على السطح المتعرج المشعر للمنطقة القذالية – البقعة الموجودة في قاعدة الرأس حيث توجد القشرة البصرية للدماغ. قام الفريق بدمج ثمانية من هذه المستشعرات في عصابة رأس مطاطية ، مما أدى إلى تثبيتها على مؤخرة الرأس.
عند دمجها مع سماعة رأس الواقع المعزز التي تعرض إشارات بصرية ، يمكن للأقطاب الكهربائية أن تكتشف أي إشارة يتم عرضها ، ثم تعمل مع جهاز كمبيوتر لترجمة الإشارات إلى أوامر تتحكم في حركة روبوت رباعي الأرجل – بدون استخدام اليدين تمامًا.
على الرغم من أن الأقطاب الكهربائية الجديدة لم تعمل بعد بشكل جيد مثل أجهزة الاستشعار الرطبة ، يقول الباحثون أن هذا العمل يمثل خطوة أولى نحو تطوير مستشعرات جافة قوية وسهلة التنفيذ للمساعدة في توسيع تطبيقات واجهات الدماغ والآلة.
