نوآوری در فناوری پزشکی در تولید تجهیزات پزشکی تکنولوژیکی و نوآورانه

ساخت دست مصنوعی دوربیندار توسط مهندسان پزشکی ایرانی
مهندسان پزشکی دانشگاه نیوکاسل با نظارت محققان ایرانی موفق به طراحی و ساخت دست مصنوعی دوربیندار شدند. این ابزار نسل جدیدی از تجهیزات پزشکی به حساب می‌آید و با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی و دوربین هوشمند، کاربر می‌تواند بدون کار آگاهانه با آن آیتم‌ها را انتخاب کند.
بلند کردن اجسام با اندام طبیعی ممکن است عملی بسیار ساده و آسان به نظر برسد، اما ارسال پیام های عصبی متعدد و استفاده از نیرو برای گرفتن و بلند کردن اجسام به هیچ وجه برای اندام های مصنوعی ساده نیست. برای استفاده از این تجهیزات پزشکی کاربر باید به طور مداوم به دستگاه فرمان دهد تا سیستم هوش مصنوعی دستور را اجرا کند. اکنون محققان دانشگاه نیوکاسل سعی کرده اند با استفاده از یک دوربین ارزان قیمت دستی مصنوعی بسازند که به طور خودکار ابعاد یک شی را پس از دیدن آن تشخیص می دهد و موقعیت انگشتان را برای برداشتن آن تنظیم می کند، بدون اینکه کاربر مجبور باشد دستورات مختلفی را برای این تنظیمات ارائه کند.
دکتر کیانوش نظرپور یکی از اساتید مهندسی پزشکی دانشگاه نیوکاسل درباره این دست مصنوعی گفت: دست مصنوعی ساخته شده از نمونه‌های موجود قوی‌تر و سبک‌تر است، اما هنوز باید تکمیل شود. همانطور که یک دست واقعی موقعیت انگشتان را برای گرفتن اجسام تنظیم می کند، این اندام مصنوعی نیز پس از مشاهده اشیا می تواند به سرعت موقعیت خود را با توجه به اندازه اشیا تنظیم کند. این قابلیت با استفاده از شبکه های عصبی کانولوشن ساخته شده است.
برای آموزش این سیستم آموزشی هوش مصنوعی، 72 عکس از 500 شی مختلف در فاصله 5 درجه از یکدیگر گرفته شد تا نمای 360 درجه ای کامل ایجاد شود. این اندام با توجه به تصاویری که از سمت های مختلف بدن می بیند، ابعاد خود را به خوبی درک می کند.
این اندام مصنوعی گامی بلند به سمت هدف نهایی است و به دلیل هزینه کم و نیاز به پروتز اضافی همچنان قابل استفاده است.
ساخت پیس میکر قلبی بدون باتری توسط محققان ایرانی
پیس میکر دستگاه کوچکی است که در قفسه سینه یا شکم بیمار برای کمک به کنترل ریتم های غیر طبیعی قلب قرار می گیرد و اغلب با باتری کار می کند.
اکنون محققان ایرانی یک ضربان ساز بی سیم بدون باتری ساخته اند که می تواند مستقیماً در قلب بیمار کاشته شود. این ضربان ساز کوچکتر از یک سکه است و می تواند برق بی سیم را با استفاده از بسته باتری خارجی دریافت کند. با این فناوری نیازی به جراحی برای تعویض باتری نیست.
پیس میکرهای معمولی سیگنال های الکتریکی را از طریق مجموعه ای از سیم ها به قلب می فرستند و وجود این سیم ها خطر خونریزی و عفونت را افزایش می دهد، اما این پیس میکر جدید به صورت بی سیم و از طریق تشعشعات فرکانس رادیویی (انتقال انرژی تابشی) انرژی دریافت می کند. این تشعشعات از طریق یک باتری خارجی به پیس میکر می رسد.
دکتر باباخانی سرپرست ارشد این پروژه در این خصوص گفت: دستگاه جدید پیس میکر خطرات ناشی از ضربان سازهای معمولی را که تمامی سیم ها را از بین می برد، ندارد. در حالی که ضربان سازهای بی سیم اخیراً معرفی شده برخی از این مشکلات را حل می کنند، استفاده از آنها محدود به یک بطن است و نمی توانند در هر دو بطن کار کنند. در مقابل، یک ضربان ساز نوآورانه مجهز به یک ریزتراشه می تواند مستقیماً در قلب کاشته شود.
تراشه مورد استفاده توسط محرک جدید کمتر از چهار میلی متر عرض دارد و شامل یک آنتن گیرنده، یکسو کننده که جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند، یک واحد کنترل توان و یک سیگنال فعال سازی پالس است. همچنین مدار روی برد این تراشه شامل خازن و کلید می باشد و تراشه با استفاده از سیم پیچ برق دریافت می کند. فرکانس سیگنال تپنده تولید شده توسط این پیس میکر را می توان با افزایش یا کاهش توان تحویلی به آنتن گیرنده تنظیم کرد. این آنتن برق را ذخیره می کند و سپس بار الکتریکی را در قلب تخلیه می کند.
تولید تجهیزات پردازش تصویر دستگاه های سیتی اسکن در کشور
مهندسان پزشکی کشور موفق به تکمیل اولین نمونه از دستگاه پردازش تصویر دستگاه سیتی اسکن و طراحی و پیاده سازی نرم افزار پردازش تصویر این دستگاه شدند.
فرید نجات بخشی آزادانی مدیر شرکت دانش بنيان بهيار صنعت سپاهان با بیان اینکه این محصول هم در حوزه تشخیص و هم به عنوان شبیه ساز درمان در رادیوتراپی قابل استفاده است گفت: هدف اصلی این طرح طراحی تست تشخیصی است. تجهیزات سی تی اسکن شبیه ساز سیتی اسکن برای استفاده در رادیوتراپی طراحی الگوریتم های بازسازی مقاطع تصویر با تکنولوژی های روز طراحی الگوریتم های پیشرفته بازسازی مقاطع خارج از میدان دید و طراحی تجهیزات سیتی اسکن برای کاربردهای صنعتی است.
به گفته وی برخی از قسمت های دستگاه سیتی اسکن مانند طراحی قسمت مکانیکی و درایورها با استفاده از مهندسی معکوس و اجرای پیشنهادات بر اساس پروژه تکمیل شده است.
آزادانی در خصوص مزیت رقابتی و نقاط متمایز طرح گفت: طراحی داخلی و رفع نیازهای کشور و دستیابی به خودکفایی در ساخت دستگاه سیتی اسکن، امکان دسترسی فنی به تمامی مراحل تولید، ساخت، تعمیر و حفظ و تقویت خودکفایی کشور در تعمیر و نگهداری این نوع تجهیزات پزشکی بیوالکتریکی، توانایی کسب تمامی آخرین استانداردهای بین المللی، فراهم آوردن امکان صادرات این گونه تجهیزات پزشکی بیوالکتریک به تمامی کشورهای منطقه و جهان از جمله ویژگیهای متمایز این طرح است. علاوه بر پاسخگویی به نیازهای فوری در زنجیره تامین تجهیزات پزشکی بیوالکتریک در کشور، طراحی بر حسب نوع کاربرد درمانی یا تشخیصی، عکس برداری از تمام اعضای بدن بیمار، طراحی مجدد برای کاربردهای صنعتی بر حسب نیاز در زمینه نوآوری از دیگر مزایای آن است.
وی در تشریح مشخصات فنی این طرح گفت: نحوه عملکرد این نوع تجهیزات پزشکی به این صورت است که امواج اشعه ایکس به بدن بیمار تابش می کند و از تمام بافت های آن قسمت عبور می کند. بخشی از این تشعشع توسط بافت جذب می شود و بقیه از طرف مقابل ساطع می شود و توسط آشکارسازهای حساس دریافت می شود. با تکرار این عمل چندین فریم از شی ایجاد می شود و در نهایت با روش های نرم افزاری بازسازی تصویر، تصویر جسم به دست می آید.
ساخت یک گردنبند مغناطیسی برای نظارت بر آپنه خواب
محققان یک گردنبند مغناطیسی جدید اختراع کرده اند که به گفته آنها می تواند راه حلی دائمی برای جلوگیری از آپنه خواب باشد.
آپنه خواب یک بیماری شایع است که زندگی 1.5 میلیون بریتانیایی را تحت تاثیر قرار می دهد. این حالت باعث شل شدن بافت گلو و در نتیجه اختلال در تنفس فرد و ایجاد خروپف می شود. آپنه علاوه بر تاثیر بر کیفیت زندگی افراد، می تواند خطر ابتلا به فشار خون بالا، سکته مغزی یا حمله قلبی را افزایش دهد. زیرا کاهش ناگهانی اکسیژن خون به سیستم گردش خون فشار وارد می کند.
این گردنبند که Magnap نام دارد دارای آهنربایی است که در آهنربای دیگری که در استخوان لامی (استخوان U شکل در دیواره جلوی گردن) کاشته شده، تعبیه می شود. هنگامی که بیمار هنگام خواب گردنبند را می پوشد، نیروی این دو آهنربا دریچه های هوا را باز نگه می دارد. آهنرباهای نئودیمیوم به کار رفته در ساخت این سیستم قوی ترین آهنرباهای موجود در بازار هستند و از نسخه های بزرگتر آن در تولید ژنراتورهای توربین بادی و موتورهای الکتریکی و هیبریدی خودروها استفاده می شود.
یک دستگاه تجاری موجود به نام CPAP به طور گسترده توسط افراد مبتلا به آپنه خواب استفاده می شود و دریچه هوا را از طریق ماسک باز نگه می دارد. با این حال، بسیاری از کاربران در بستن آن مشکل دارند. زیرا می تواند آرامش را به هم بزند و پوست را تحریک کند.
گفته می شود آزمایش این فناوری بر روی بیماران آمریکایی تا پایان سال آینده ادامه خواهد داشت.
خواب عمیق با چشمبند هوشمند
محققان آمریکایی موفق به ساخت ماسکی برای خواب شدند که به کاربر اجازه می دهد تنها در 10 دقیقه پس از قرار دادن آن روی چشم ها به خواب برود. این چشم بند هوشمند که محصول شرکت سلامتی سانا می باشد عملکردی ورای چشم بند معمولی دارد.
این فناوری نه تنها از تابش نور به چشم جلوگیری می کند، بلکه در چارچوب آن مکانیسم هایی مشابه فناوری واقعیت مجازی قرار داده شده است که امکان استفاده از محرک های صوتی و بصری را فراهم می کند. این تحریک‌ها الگوهایی را در مغز ایجاد می‌کنند که در طول چرخه خواب طبیعی وجود دارند، بنابراین می‌توانند احساس آرامش را در کاربر برای مبارزه با بی‌خوابی ایجاد کنند. این عینک هوشمند تغییرات سیستم عصبی را نیز رصد می کند و می تواند محرک های صوتی و بصری را به صورت شخصی و منحصر به فرد برای هر کاربر ارائه دهد.
اکنون این شرکت در حال آزمایش این فناوری بر روی ورزشکارانی است که در سفر نیاز به استراحت دارند. البته این فناوری در انحصار ورزشکاران یا افراد خاصی نیست، بلکه همه افرادی که از بی خوابی رنج می برند می توانند از آن استفاده کنند.
طراحی تبلت صفحه لمسی برای کمک به افراد کم بینا
یافتن راه در یک محیط ناآشنا برای افراد دارای اختلالات بینایی یک چالش مهم است. اکنون محققان نوعی تبلت لمسی ابداع کرده اند که می تواند به راهنمایی افراد کم بینا در مکان های ناآشنا کمک کند.
دستگاه ابداعی محققان به سرعت اشکال و نقشه های برجسته نما را شکل می دهد و کاربران می توانند با استفاده از انگشتان و حس لامسه خود حرکت کنند. افراد همچنین می توانند روی بخشی از نقشه زوم کنند. این دستگاه با ابعاد12 در 15 سانتی متر دارای 192 دکمه کوچک است که هنگام ایجاد الگوهایی مانند پلان کلی ساختمان، خیابان یا سالن کارگاه، می توان آنها را از طریق تبلت در میلی ثانیه جابجا کرد. هر دکمه این تبلت دارای آهنربایی است که بین دو سیم و دو لایه نازک فولادی قرار گرفته است. این تبلت با عبور الکتریسیته از یکی از سیم ها میدان مغناطیسی موضعی ایجاد می کند. دکمه های مغناطیسی در حالت بالا یا پایین می مانند زیرا به دو صفحه فولادی متصل هستند و کاربران می توانند هر دکمه را در مدت پنج میلی ثانیه به بالا یا پایین حرکت دهند.
این تبلت نوآورانه اطلاعات گرافیکی در زمان واقعی را ارائه می دهد که افراد می توانند قبل از ورود به اتاق یا ساختمان مشاهده کنند. این تبلت مجهز به بلوتوث بوده و به کامپیوتر متصل می شود. همچنین کودکان کم بینا می توانند از این فناوری برای یادگیری دروسی مانند هندسه یا ریاضیات استفاده کنند.
ترمیم پرده گوش با ایمپلنت ابریشم
گوش انسان مکانیسم پیچیده ای دارد و اختلال در کوچکترین قسمت آن می تواند به شنوایی آسیب برساند. بیماری های مزمن گوش میانی می تواند منجر به عفونت، درد، ناشنوایی و پارگی پرده گوش شود. معمولا افرادی که از این عارضه رنج می برند باید چندین عمل جراحی را انجام دهند.
اکنون برای حل این مشکل، محققان استرالیایی یک ایمپلنت ابریشمی تولید کرده اند که می تواند به ترمیم پرده گوش آسیب دیده کمک کند. این ایمپلنت شفاف ClearDrum نام دارد و به اندازه یک لنز تماسی است. توانایی ابریشم در انتقال امواج صوتی بهتر از پرده گوش واقعی است. از سوی دیگر، این ماده سازگار بیولوژیکی چارچوبی برای رشد سلول های بیمار فراهم می کند. ترمیم پرده گوش با استفاده از این ایمپلنت ابریشمی سریعتر است و نیازی به جراحی های متعدد ندارد. همچنین هزینه آن نسبت به سایر روش های درمانی بسیار کمتر است.
تیم علمی این پروژه بودجه ای بالغ برسه میلیون دلار از موسسه خیریه Wellcome Trust و موسسه تحقیقاتی بریتانیا دریافت کرد تا ایمپلنت جدید را به بازار عرضه کند.
دارو با درب هوشمند
محققان آمریکایی موفق به طراحی و ساخت جعبه قرصی شدند که درب هوشمند دارد و اعلان ها را به گوشی هوشمند کاربر ارسال می کند. این جعبه هوشمند که Pillsy نام دارد، قابلیت همگام سازی بی سیم با سیستم عامل های اندروید و iOS را از طریق یک اپلیکیشن همراه دارد.
کاربران اطلاعات مربوط به داروهای خود را در Pillsy آپلود می کنند و سپس دوز مورد نیاز را با استفاده از برنامه همراه دریافت می کنند. همچنین چراغ هوشمند درب این قوطی روشن است و هنگام مصرف دارو هشدار می دهد. علاوه بر این، اگر مصرف کننده به طور تصادفی دوز اضافی از دارو را مصرف کند، به مصرف کننده اطلاع داده می شود. اگر کاربر فراموش کند یک دوز مصرف کند، برنامه یک پیام هشدار را به صورت پیام متنی یا صوتی بر روی صفحه تلفن کاربر نمایش می دهد.
این قوطی به طور خودکار میزان داروی مصرفی کاربر را بدون باز کردن اپلیکیشن کنترل می کند و کاربر می تواند به راحتی تاریخچه دارویی خود را مشاهده کند. Pillsy هوشمند با یک باتری سکه ای کوچک کار می کند و می تواند تا یک سال دوام بیاورد.
این جعبه دارای دو در متفاوت است که یکی برای دسترسی آسان کودکان و دیگری پیچی است که توسط محققان پیشنهاد شده است. قیمت این فناوری جدید در حال حاضر 95 دلار است.
استفاده از اپل واچ برای تشخیص آریتمی های قلبی
با ترکیب حسگرهای ضربان قلب ساعت هوشمند اپل و هوش مصنوعی، محققان توانستند الگوریتمی ایجاد کنند که علائم نارسایی قلبی را تشخیص می‌دهد. این الگوریتم قادر است ضربان قلب نامنظمی به نام فیبریلاسیون دهلیزی را از روی ریتم طبیعی قلب با دقت 97 درصد تشخیص دهد.
فیبریلاسیون دهلیزی می تواند باعث تجمع خون در قلب شود که به نوبه خود می تواند منجر به لخته شدن خون و حملات قلبی شود. اگرچه فیبریلاسیون دهلیزی قابل درمان است، اما تشخیص آن دشوار است و تیم علمی این پروژه معتقد است که ترکیب اپل واچ و هوش مصنوعی می تواند راه را برای ارائه روش های جدید تشخیص نقص قلبی هموار کند.
الگوریتم Cardiogram که توسط شرکتی به همین نام تولید شده است، خواب، استرس و سلامت انسان را از طریق سنسور ضربان قلب تعبیه شده در اپل واچ ردیابی می کند. محققان دانشگاه کالیفرنیا به همراه شرکت نرم افزاری Cardiogram این الگوریتم را بر روی 51 بیمار تحت درمان فیبریلاسیون دهلیزی آزمایش کردند. از هر شرکت کننده خواسته شد تا 20 دقیقه قبل و بعد از کاردیوورژن اپل واچ را بپوشد. هدف از کاردیوورژن از بین بردن آریتمی های قلبی و بازگرداندن ریتم طبیعی قلب است. نتایج نشان داد که استفاده از این الگوریتم در ساعت های اپل می تواند ریتم های نامنظم قلب را با دقت بالایی تشخیص دهد.
ساعتی برای کاهش لرزش دست در بیماران پارکینسونی
مایکروسافت ساعتی ساخته است که به گفته این شرکت می تواند به افراد مبتلا به بیماری پارکینسون کمک کند تا واضح تر بنویسند. ساعت Emma با ارسال لرزش به مغز بیمار به کنترل بهتر لرزش دست کمک می کند. ساعت Emma در حال حاضر یک مدل آزمایشی است، اما می تواند گام مهمی در جهت استفاده از فناوری پوشیدنی برای کمک به افراد مبتلا به شرایط خاص و بیماری های مختلف باشد.
لرزش غیر قابل کنترل یکی از علائم بیماری پارکینسون است. این بیماری صعب العلاج که بیش از 10 میلیون نفر در سراسر جهان به آن مبتلا هستند، باعث از دست دادن کنترل حرکات می شود. عنوان ساعت Emma برگرفته از نام طراح گرافیک به نام اما لاوتون (Emma Lawton) است که از بیماری پارکینسون رنج می برد و یکی از دوستان هایان ژانگ (هایان ژانگ) مدیر نوآوری بخش تحقیقات مایکروسافت است. ژنگ این ساعت را برای او ساخته است.
ساعت های Emma دارای موتورهای لرزشی کوچک هستند. این موتورها سیگنال هایی را ارسال می کنند تا ذهن بیمار را از ارتعاش منحرف کند. این موضوع باعث شل شدن ماهیچه ها شده و نوشتن را برای بیمار آسان می کند.
این ساعت از مجموعه‌ای از ارتعاشات ریتمیک استفاده می‌کند، اما الگوی آن را می‌توان با استفاده از یک اپلیکیشن روی تبلت مجهز به ویندوز 10 تنظیم کرد. ژنگ قصد دارد تحقیقات بیشتری در مورد استفاده از هوش مصنوعی و حسگرها برای کمک به بیماران پارکینسون انجام دهد.
اما لاوتون درباره تجربه استفاده از این ساعت می گوید: این ساعت لرزش های دست من را به طور کامل متوقف نمی کند. اگرچه روند نوشتن کامل نیست، اما بسیار بهتر از قبل است.