گروهی از پژوهشگران «دانشگاه فناوری سیدنی»یک حسگر جدید برای اندازهگیری فعالیت مغز طراحی کرده اند که شاید روزی بتواند کنترل سامانه های رباتیک با قدرت ذهن را امکانپذیر کند.
بستن یک هدبند ویژه الکترونیکی برای کنترل ربات با استفاده از قدرت ذهن، ماجرایی برآمده از داستانهای علمی-تخیلی به نظر میرسد، اما اکنون گامی در جهت تحقق این امر برداشته شده است.
گروهی از پژوهشگران «دانشگاه فناوری سیدنی» (UTS) با طراحی یک ساختار ویژه مبتنی بر الگوی سهبعدی که بر ژلهای رسانای چسبنده تکیه نمیکند، حسگرهای خشکی را ابداع کردهاند که میتوانند فعالیت الکتریکی مغز را حتی در میان موها و برجستگیها و منحنیهای سر اندازهگیری کنند.
پزشکان، سیگنالهای الکتریکی مغز را با «الکتروانسفالوگرافی» (EEG) کنترل میکنند. در این روش، الکترودهای ویژه یا در سر کاشته میشوند یا روی سطح آن قرار میگیرند.
الکتروانسفالوگرافی به تشخیص اختلالات عصبی کمک میکند، اما میتوان آن را در «واسط مغز و ماشین» (BCI) نیز گنجاند که از امواج مغزی برای کنترل یک دستگاه بیرونی مانند اندام مصنوعی، ربات یا حتی یک بازی ویدیویی استفاده میکند.
بیشتر نسخههای غیرتهاجمی این فناوری، شامل استفاده از حسگرهای مرطوب هستند که با ژل روی سر چسبانده میشوند.
این حسگرها میتوانند پوست سر را تحریک کنند و گاهی اوقات نیز واکنشهای آلرژیک را به همراه داشته باشند. به عنوان یک جایگزین، پژوهشگران در حال توسعه حسگرهای خشک هستند که به ژل نیازی ندارند، اما تاکنون هیچ کدام به خوبی حسگرهای مرطوب استاندارد کار نکردهاند.
اگرچه نانومواد مانند گرافین میتوانند گزینه مناسبی باشند، اما ماهیت مسطح و پوستهپوسته این مواد، آنها را با منحنیهای ناهموار سر انسان، به ویژه در دورههای طولانی ناسازگار میکند.
بنابراین، «فرانچسکا یاکوپی» (Francesca Iacopi)، پژوهشگر دانشگاه فناوری سیدنی و همکارانش تصمیم گرفتند یک حسگر سهبعدی مبتنی بر گرافین بسازند که میتواند فعالیت مغز را به طور دقیق و بدون نیاز به هیچ گونه چسبندگی بررسی کند.
این گروه پژوهشی، چندین ساختار سهبعدی پوششداده شده با گرافین را در شکلها و الگوهای متفاوت ابداع کردند که هر کدام حدود ۱۰ میکرومتر ضخامت داشتند. از میان شکلهای آزمایششده، یک الگوی ششضلعی، بهترین عملکرد را روی سطح منحنی داشت.
پژوهشگران، هشت نمونه از این حسگرها را در یک هدبند الاستیک قرار دادند که آنها را در پشت سر نگه میداشت. هنگامی که حسگرها با یک هدست واقعیت افزوده ترکیب شدند، الکترودها توانستند تشخیص دهند که کدام نشانه مشاهده میشود. سپس، الکترودها با رایانه کار کردند تا سیگنالها را به دستوراتی تبدیل سازند که حرکت یک ربات چهار پا را کاملا بدون دخالت دست کنترل میکند.
اگرچه الکترودهای جدید هنوز به خوبی حسگرهای مرطوب کار نمیکنند، اما پژوهشگران میگویند که این پروژه، نخستین گام به سوی توسعه حسگرهای خشک قوی و آسان است که میتوانند به گسترش کاربردهای رابط مغز و ماشین کمک کنند. این پژوهش، در مجله «ACS Applied Nano Materials» به چاپ رسید.