توسعه نسل بعدی وسایل کمک بینایی مصنوعی

یک راه حل فناوری جدید که سیستم های کم مصرف را برای استفاده در چشم های بیونیک ارائه می دهد، به طور مشترک توسط دانشگاهیان موسسه فناوری هاربین در چین و دانشگاه نورثومبریا توسعه داده شده است.

پروفسور ریچارد فو از Northumbria با همکاری یک گروه تحقیقاتی به رهبری پروفسور PingAn Hu از موسسه هاربین، روش جدید توسعه یافته خود را برای کنترل دستگاه های سیناپسی مصنوعی مورد استفاده در شبکیه های بیونیک، ربات ها و پروتزهای بینایی به عنوان یک “پیشرفت قابل توجه” توصیف کرد.

این تیم کشف کردند که تزریق عناصر فلز نرم، ایندیم، به یک ماده دو بعدی (2 بعدی) به نام دی سولفید مولیبدن (MoS2)، می‌تواند هدایت الکتریکی را بهبود بخشد و مصرف انرژی سیناپس‌های نوری مورد استفاده در توسعه چشم‌های بیونیک را کاهش دهد.

سپس این فناوری در ساختار شبکیه الکترونیکی مورد آزمایش قرار گرفت و مشخص شد که عملکردهای سنجش تصویر با کیفیت بالا را تولید می کند.

کار این تیم در مقاله‌ای به نام «سیناپس‌های نوری بسیار کم قدرت مبتنی بر لایه‌های MoS2 توسط دوپینگ بار سطحی ناشی از ایندیم برای چشم‌های بیومیمتیک» در مجله علمی معتبر Advanced Materials منتشر شده است.

پروفسور فو که در حافظه شکل، لایه‌های نازک پیزوالکتریک، نانو مواد و دستگاه‌های نانو متخصص است، توضیح داد: «سیستم‌های بصری فعلی بر اساس حسگرها، حافظه‌ها و واحدهای پردازشی جدا شده از هم هستند. این سیستم ها اغلب مصرف انرژی بالایی دارند و در انجام وظایف پیچیده یادگیری و پردازش تصویر مشکل دارند. بنابراین، روش جدید توسعه یافته ما برای نسل بعدی سیستم های بصری مصنوعی اهمیت زیادی دارد.

بودجه این تحقیق از طریق کمک هزینه تبادل بین المللی انجمن سلطنتی بریتانیا و چین و شورای تامین مالی علوم ملی چین حمایت شده است.

ایمپلنت های چشم بیونیک در داخل ساختارهای موجود چشم یا در مغز کار می کنند. آنها برای دستیابی به اهداف بینایی عملکردی طراحی شده اند – برخلاف اهداف فیزیکی و آرایشی. چندین ایمپلنت چشم بیونیک در حال توسعه هستند، اما در حال حاضر تعداد بسیار کمی در دسترس هستند و فقط برای نابینایی ناشی از بیماری های چشمی خاص مناسب هستند. با این حال، با ادامه تحقیقات، افراد بیشتری و بیشتری ممکن است به زودی از چشم های بیونیک با تکنولوژی بالا بهره مند شوند.

ایده های نوآورانه پروفسور فو قبلاً به پیشرفت در ابزارهای سنجش زیستی و تشخیصی مبتنی بر مواد پیزوالکتریک، الگوبرداری و دستکاری سلول کمک کرده است. او همچنین به دلیل کارش در زمینه پیشرفت لایه‌های نازک حافظه شکل و پلیمرهای مورد استفاده در جراحی میکروسکوپی و دارورسانی شهرت بین‌المللی دارد. او مواد هوشمند نانوساختار را برای کاربردهای سنجش گاز و انرژی های تجدیدپذیر توسعه داده است.

پروفسور فو، پروفسور مواد هوشمند و میکروسیستم‌ها، در بخش ریاضیات، فیزیک و مهندسی برق Northumbria کار می‌کند.

او افزود: «این کمک مالی بین‌المللی مبادلات بریتانیا و چین با خروجی‌های بسیار عالی بسیار سازنده است. از جمله بسیاری از مقالات مشترک منتشر شده در مجلات علمی معتبر: یک مقاله مشترک منتشر شده در ACS Nano، دو مقاله مشترک منتشر شده در Nano Letters، یک مقاله مشترک منتشر شده در Chemistry of Materials، دو مقاله مشترک منتشر شده در Materials Horizons، یک مقاله مشترک در Advanced Electronic. مواد و سه مقاله مشترک منتشر شده در ACS Applied Materials and Interfaces.”

مرجع: «سیناپس‌های نوری بسیار کم بر اساس لایه‌های MoS2 توسط دوپینگ بار سطحی ناشی از ایندیم برای چشم‌های بیومیمتیک» توسط Yunxia Hu، Mingjin Dai، Wei Feng، Xin Zhang، Feng Gao، Shichao Zhang، Biying Tan، Jia Zhang، Yong Shuai، یونگ کینگ فو و پینگ آن هو، 16 اکتبر 2021، مواد پیشرفته.

Bionic Eyes: Developing the Next Generation of Artificial Vision Aids