امید به قابلیت‌های دستگاه‌های پوشیدنی | از لباس هوشمند تا چشم بیونیک

خبرگزاری علم‌وفناوری آنا- هدا عربشاهی؛ فناوری‌های پوشیدنی می‌توانند لباس‌مانند، چون ژاکت یا یک جفت کفش یا لوازم جانبی چون عینک، ساعت یا دستبند باشند. این دستگاه‌ها قادرند ازطریق سامانه شبکه بی‌سیم یا ازطریق فناوری بلوتوث به دستگاه‌های دیگری چون تلفن‌های همراه هوشمند متصل و به‌این‌ترتیب از امکان شناسایی، ذخیره و تبادل اطلاعات به‌صورت فوری و بدون نیاز به دخالت انسان برخوردار شوند. عملکرد اصلی دستگاه‌های پوشیدنی گرفتن انواع داده‌ها و نمایش‌ دادن آنها و همچنین، قابل فهم کردن و اشتراک‌گذاری یا برقراری ارتباط با داده‌ها است. درواقع، این دستگاه‌ها به حسگرهایی مجهز هستند که به شما امکان می‌دهند بر حرکات و اعمال شخصی که از آن استفاده می‌کند نظارت کنید.

بیشتر بخوانید

جهان در علم و فناوری آینده ۱۵؛

زندگی تا ۱۲۰ سالگی| فناوری‌هایی که امید به زندگی را افزایش می‌دهند

پرواز بر آسمان سوار بر خودروی شخصی

ابرانسان‌هایی با ریزتراشه‌های کاشتی| ادغام انسان آینده با اینترنت اشیا

لباس‌های هوشمند مجهز به فناوری ان‌اف‌سی

بارها در کودکی این جمله معروف را شنیده‌ایم: «ورزش‌کردن مهم است.» همین جمله ساده سبب شده ورزش به علاقه واقعی و راهی برای غلبه بر محدودیت‌های بسیاری از مردم دنیا تبدیل شود. از این‌رو، با توسعه فناوری‌های هوشمند، برنامک‌هایی برای کنترل کیفیت تمرین، ضربان قلب و سرعت عرضه شدند. اما استفاده از این برنامک‌ها با تلفن همراه هنگام تمرین چندان راحت نیست. به‌این‌ترتیب، ساعت‌ها و دستبندهای هوشمند به بازار ابزار الکترونیکی حوزه سلامت وارد شدند. اما پوشیدن لوازم جانبی هم برای بسیاری از افراد ناخوشایند است. از این‌رو، گروهی از محققان از دانشگاه ملی سنگاپور برای حل این معضل تصمیم گرفته‌اند لباس‌هایی با حسگرهای یکپارچه توسعه دهند که می‌توان آنها را لباس‌های هوشمند نامید.

فراتر از کنترل کیفی جلسات تمرین، به‌خصوص هنگام تمرینات شدید در ورزشکاران حرفه‌ای، نیاز به مطالعه لحظه‌به‌لحظه هرگونه ناهنجاری، بیماری و نظارت بر تغییرات فیزیولوژیکی یا صرفاً درک واکنش بدن به تلاشی خاص ضروری است. پس باهدف انجام مطالعات عمیق، در این پژوهش، حسگرها مستقیماً روی پوست فرد مورد نظر اعمال می‌شوند و از فناوری ان‌اف‌سی (ارتباطات میدان نزدیک) استفاده می‌کنند. در این‌روش، معمولا دو دستگاه نزدیک به هم که از اتصال بی‌سیم برد کوتاه (فاصله حدود ۳ تا ۱۰ سانتی‌متر) استفاده می‌کنند باهم مرتبط می‌شوند.

برای غلبه بر مشکل تماس مستقیم حسگرها با سطح بدن و ازسوی دیگر نیاز به نزدیک‌بودن آنها به پوست بدن، این پژوهشگران که گزارش مطالعه خود را خرداد امسال منتشر کردند تصمیم گرفتند آنها را مستقیماً در پارچه لباس ادغام کنند و برای برقراری ارتباط میان حسگرها، همان‌طور‌که انتظار می‌رود از فناوری ان‌اف‌سی بهره گرفتند.

پیش از این، از اتصالات وای‌فای و بلوتوث برای اتصال حسگرها استفاده می‌شد. اما این شیوه‌های اتصال، به استفاده از باتری‌های حجیم و شارژ مداوم نیاز دارند که استفاده طولانی مدت از سامانه نظارت و همچنین راحتی کاربر را محدود می‌کند. درواقع، یکی از مزایای بزرگ فناوری ان‌اف‌سی، امکان بهره‌گیری از آن حتی بدون باتری است. همچنین، با دوخت مدار حسگرها به پارچه لباس، تنها محدودیت ان‌اف‌سی که همان ارتباط در فواصل بسیار کوتاه حداکثر ۱۰ سانتی‌متر است به طور قطعی از بین می‌رود.

پارچه‌ این لباس هوشمند، مقاوم در برابر سایش و پارگی روزانه طراحی شده است. هنگام انتخاب مواد، این دانشمندان پیش‌از هرچیز در مدار مجتمع از سیلیکون استفاده نکردند زیرا این ماده بسیار شکننده است و برای دوختن فناوری ان‌اف‌سی در پارچه لباس هوشمند نرم‌افزارهایی را به خدمت گرفتند که به‌طور معمول در چرخ‌های خیاطی برای انجام گلدوزی‌های ظریف به‌کار می‌روند و برای دوختن آنها از نخی استفاده کردند که معمولا برای دوختن پیراهن‌های پلی‌استر-الاستین یا پنبه-پلی‌استر مصرف دارند و در نهایت، برای اتصال سیم‌های رسانا از دستگاه مخصوص جوشکاری با چسب حرارتی بهره گرفتند.

چشم بیونیک، دستگاهی پوشیدنی برای دید مصنوعی

یکی دیگر از دستگاه‌های پوشیدنی که البته با فناوری‌های کاشتی ترکیب شده است چشم بیونیک است. برای درک بهتر عملکرد چشم بیونیک، پیش‌از هرچیز لازم است توضیحاتی خلاصه درباره آناتومی چشم انسان و عملکردش ارائه شود. چشم یکی از پیچیده‌ترین اندام‌هایی است که انسان به آن مجهز است. این اندام حسی مهم در تجسم اشیا و همچنین در درک نور، رنگ و عمق به ما کمک می‌کند. چشم انسان مانند دوربین عکاسی است و درست مانند این دستگاه الکترونیکی، برای تولید تصاویر، روی شیء فوکوس و نور را وارد می‌کند. بنابراین، اساساً پرتوهای نوری که با اجسام دور منحرف می‌شوند، پس از عبور از بخش‌های مختلفی چون قرنیه، زلالیه، عدسی و زجاجیه به شبکیه می‌رسند.

وقتی پرتویی از نور منعکس‌شده از جسم به چشم ما می‌رسد، سیگنال‌هایی به مغز ارسال می‌شود و مغز این سیگنال‌ها را رمزگشایی می‌کند تا ظاهر، موقعیت و حرکات جسمی را که می‌بینیم بهینه کند. کل فرآیند فقط به لطف وجود نور انجام می‌شود، بدون نور هیچ دنیای قابل مشاهده‌ای وجود ندارد، به این معنی که ما قادر به دیدن چیزی نیستیم.

در دنیای امروز حدود ۴۰میلیون نفر از نابینایی و تقریباً ۱۴۰میلیون نفر از کم‌بینایی رنج می‌برند. دانشمندان امیدوارند که با فناوری چشم بیونیک، سیگنال‌های بینایی را به چشم کسانی که از بیماری‌های چشمی چون رتینیت پیگمانتوزا (کاهیدگی تدریجی قدرت شبکیه)، ماکولوپاتی، گلوکوم و سایر بیماری‌های ضعیف‌کننده بینایی رنج می‌برند باز گردانند.

چشم بیونیک درواقع، نوعی دوربین فیلمبرداری است که با عینک ادغام شده و قادر است تصاویر را در زمان واقعی ضبط و پردازش کند. سپس سیگنال‌های حاوی تصاویر به‌روش بی‌سیم به پردازنده کوچکی ارسال می‌شود و این پردازنده، تصاویر را به سیگنال‌های الکترونیکی تبدیل می‌کند و این سیگنال‌ها به الکترودهایی که روی شبکیه چشم کاشته می‌شوند منتقل می‌شود و این الکترودها، سیگنال‌های بینایی زیست‌الکتریکی را برای پردازش نهایی به مغز ارسال می‌کند. به‌این‌ترتیب، حتی نابینایان هم می‌توانند بینایی‌شان را به دست آورند، البته نه کامل. 

به‌طورکلی می‌توان گفت که چشم بیونیک، دستگاهی‌ الکترونیکی مجهز به حسگرهای تصویر، ریزپردازنده‌ها، گیرنده‌ها و فرستنده‌های بسامدهای رادیویی و تراشه‌های کاشتی الکترودی شبکیه است و نوعی فناوری‌ ترکیبی پوشیدنی/کاشتی زیست‌ادغام به‌شمار می‌رود که امید است در آینده بتواند به افراد نابینا کمک کند بینایی خود را دوباره به دست آورند.