خلاصه فناوری:
مشکلات افراد نابینا در هیچ کجا و بر هیچ کس پوشیده نیست و از گذشته تا به امروز از انواع روشهای مختلف برای تعامل بهتر با دیگران و داشتن رفاه بیشتر استفاده کردهاند. از چوب دستی ساده گرفته تا عصاهای جدید دارای قابلیت هشدار موانع، راهنمایی به کمک فردی دیگر یا استفاده از حیوانات آموزش دیده. در نهایت هم با پیشرفت علم پزشکی روشهای جدید درمان با توجه به نوع مشکل، عملی شده که شامل درمان سلولهای دارای اختلال و یا عمل پیوند میباشند. در پیشرفتهترین روشها با علوم حاضر حتی با کاشت دوربین در داخل چشم و ارسال اطلاعات از طریق عصب بینایی باز هم رضایت قابل توجهی در افراد ایجاد نشده است؛ درحالی که این روشها بسیار گران قیمت بوده و در دسترس همه نیستند. تحقیقات در نیمه دوم قرن بیستم نشان داد که بسیاری از جنبههای مغز حتی ممکن است در طی بزرگسالی تغییر کنند. لازم به ذکر است مغز در حال رشد و توسعه در افراد جوان درجه بالاتری از انعطافپذیری را نسبت به مغز بزرگسالان نشان میدهد. هر نابینا در ایران و جهان میتواند با استفاده از دستگاه BrainPort به درک قابل قبولی از فضای پیرامون خود برسد و به نوعی قادر به دیدن شود. اطلاعات بصری گرفته شده از محیط توسط یک دوربین دیجیتال به صورت تحریک الکترولمسی بر روی زبان کاربر نمایش داده میشود که مانند لرزشهای کوچکی روی زبان او احساس میشود. زبان برای ادراک حسی ایدهآل است زیرا فاقد لایه بیرونی سلولهای مرده پوست (لایه شاخی پوست) است و رشتههای عصبی بیشتری نسبت به سایر قسمتهای بدن به سطح آن نزدیکتر است. تکنولوژی BrainPort میتواند به طور کامل روش تعامل برای افراد نابینا را با دیگران تغییر دهد. تکنولوژی BrainPort متکی به جایگزینی حسی است، فرآیندی که در آن اگر یک حس آسیب دیده باشد، بخشی از مغز که به طور معمول آن حس را کنترل میکند، میتواند برای انجام یک کار دیگر استفاده شود. این روش نشأت گرفته از خاصیت نوروپلاستیسیتی است. در این دستگاه زبان را میتوان پورتال یا درگاه "بصری" مغز در نظر گرفت، در واقع مفهوم به کار گرفته شده در دستگاه BrainPort این است که با آموزش، یک فرد میتواند یاد بگیرد که چگونه تحریک روی زبان را به نمایشی از محیط اطراف تبدیل کند. معمولاً در عرض 15 دقیقه استفاده از دستگاه، افراد نابینا تا حد خوبی میتوانند اطلاعات فضایی را از طریق دستگاه BrainPort تفسیر کنند. اگرچه تمامی کاربران ابتدا نبضهایی را روی زبان خود احساس میکنند، اما با تمرین سیگنالهای عصبی ناشی از تحریک تولید شده توسط قطعه دهانی به دلیل انعطافپذیری عصبی میتوانند بخشهای بصری مغز را فعال کنند.
ضرورت مسئله:
از میان حـواس پـنجگانـه انسـان، بینـایی یکـی از مهمتـرین حواس به شمار میرود. از دست دادن بینایی در هر سـنی ممکن است با عوارض و مشکلات اولیه و ثانویهای همراه باشـد. مشـکلات مربوط به پذیرفتن فقـدان بینـایی، افسـردگی، اضـطراب، خسـتگی و نارضـایتی اجتمــاعی فاکتورهــایی هســتند کــه ســلامتی فــرد را متــأثر میکنند. از 135 میلیون نابینا در جهان، که ۹۰ درصد آنها در کشورهای در حال توسعه و بیشتر در آسیا و آفریقا زندگی میکنند؛ بیشتر این افراد در مناطق محروم و روستایی ساکن هستند و خطر نابینایی در بسیاری از این مناطق بیشتر از کشورهای صنعتی توسعهیافته اروپا و آمریکا میباشند. اخیراً به دنبال یک بررسی اطلاعات موجود Watkins تخمین زد که حدود 40 میلیون نفر نابینای مطلق در دنیا وجود دارد و سالانه حدود 2 میلیون نفر به این افراد اضافه میشوند. نابینایی علاوه بر این که میتواند ارِثی باشد، میتواند به دلایل مختلف بروز کند. دلایل مختلف بروز نابینایی بستگی به شرایط اجتماعی و جغرافیایی دارد. در کشورهای در حال توسعه، آب مروارید شایعترین دلیل است و هم چنین تراخم، جذام، انکوسرکیازیس و گزروفتالمی، نیز از دلایل مهم هستند. در کشورهای توسعهیافته، نابینایی بیشتر به میزان پیری فرد بستگی دارد. سایر دلایل نابینایی عبارتند از:
- رتینوپاتی دیابتی
- جداشدگی شبکیه
- بیماریهای دژنراتیو ارثی شبکیه
مشکلات فرد نابینا در هیچ کجا و بر هیچ کس پوشیده نیست و آنها از گذشته تا به امروز از انواع روشهای مختلف برای تعامل بهتر با دیگران و داشتن رفاه بیشتر استفاده کردهاند از چوب دستی ساده گرفته تا عصاهای جدید دارای قابلیت هشدار موانع و یا راهنمایی به کمک فردی دیگر یا استفاده از حیوانات آموزش دیده. در نهایت هم با پیشرفت علم پزشکی روشهای جدید درمان با توجه به نوع مشکل عملی شده است که شامل درمان سلولهای دارای اختلال و یا عمل پیوند میباشند. درپیشرفته ترین روشها با علوم حاضر حتی با کاشت دوربین در داخل چشم و ارسال اطلاعات از طریق عصب بینایی باز هم رضایت قابل توجهی در افراد ایجاد نشده، در حالیکه این روشها بسیار گران قیمت بوده و در دسترس همه نیستند. وجود تکنولوژی به نام brain port که بهعلت تحریمها و مشکلات وارداتی در انحصار آمریکا میباشد و قیمت (ده هزار دلاری) که اکثر نابینایان توان پرداخت مبالغ بسیار بالای آن را ندارند، ما را مشتاق به بومیسازی و ارتقا این محصول کرد تا نهایتاً با استفاده از فناوریهای متفاوت، به قیمت بسیار پایینتری برای ارائه محصول دست پیدا کنیم. به علاوه با حذف کابلهای ارتباطی و کاهش حجم نمونه خارجی که موجب فعال شدن رفلکس GAG میشد، کاربری راحتتر و سهولت استفاده برای نابینایان ایجاد شده است. از جمله قابلیتهای دیگر امکان برقراری تماس، موقعیتیابی نابینا و استفاده از هوش مصنوعی جهت شناسایی دقیق تصاویر نیز اضافه شده است.
مسئله اصلی تحقیق:
این پژوهش با هدف کمک به نابینایان از جایگزینی حسی با استفاده از خاصیت نوروپلاستیسیتی استفاده شده است. نوروپلاستیسیتی یا به عبارت دیگر انعطافپذیری مغزی واژهای است که به هردوی انعطافپذیری سیناپسی و غیرسیناپسی اطلاق میشود و مربوط به تغییرات در مسیرهای عصبی و سیناپسها است که در اثر تغییرات در رفتار، فرایندهای محیطی و عصبی به وجود میآید. توانایی مغز در سراسر زندگی فرد تغییر میکند، به عنوان مثال، الگوی فعالیت مغز مرتبط با یک سری توابع دریافتی، میتواند به یک مکان دیگر منتقل و در آنجا پردازش شود، نسبت ماده خاکستری میتواند تغییر کند و سیناپسها ممکن است در طول زمان تقویت یا تضعیف شوند. نوروپلاستی را میتوان در مقیاسهای چندگانه از تغییرات میکروسکوپی در نورونهای فردی گرفته تا تغییرات در مقیاس بزرگ مانند بازسازی قشر مغز در پاسخ به آسیب، مشاهده کرد. رفتارها، محرکها، فکرها و عواطف می توانند تغییرات نوروپلاستیسیتی را از طریق تکامل و انعطافپذیری وابسته به فعالیت ایجاد کنند که پیامدهای مهمی برای رشد سالم، یادگیری، حافظه و بهبود از آسیب مغزی دارد. ایده دستگاه مذکور این است که بین اطلاعات غیر لمسی (بینایی) از طریق تحریک الکتریکی با حس لمس (تحریک از طریق زبان) ارتباط برقرار کنیم. این تکنولوژی تحریک لمسی در ابتدا توسط پاول بچ-وای-ریچ در سال 1990 به عنوان کمک به احساس تعادل فرد، به ویژه قربانیان سکته مغزی، توسعه یافت. در سال 1995 برای استفاده به عنوان یک ابزار بصری توسعه داده شد. تنها نمونه مشابه دستگاه محصول شرکت وی کب در کشور آمریکا است که در تعداد محدودی از کشورهای غربی در دسترس قرار گرفته است. این دستگاه، برین پورت وی 100 نامگذاری شده است. دستگاه مذکورتوسط اداره غذا و داروی امریکا (اف دی ای) در تاریخ 18 ژوئن 2015 تایید شده است. ابزار BrainPort دارای یک صفحه مربعی کوچک است که روی زبان شخص قرار میگیرد و توسط یک رشته سیم به یک دوربین ویدیویی کوچک متصل میشود.
دوربین نیز در روی یک عینک آفتابی نصب شده است. این مجموعه با استفاده از توان الکتریکی حاصل از یک باتری کار میکند. نمونه خارجی این دستگاه به دلیل داشتن سیمهایی برای اتصال و انتقال سیگنال به قطعهی قرارگیرنده در دهان، باعث تحریک گگ و در نتیجه کاهش استقبال فرد نابینا از این ابزار شده است. در نتیجه برآن شدیم که با طراحی دستگاه جدید و همچنین ارتقا آن به بالاترین سطح کیفیت، میزان کاربرد و رضایتمندی بیماران را افزایش دهیم. در این دستگاه با استفاده از دوربین متصل به عینک، اطلاعات از محیط دریافت شده و با استفاده از یک برنامه، پردازش صورت میگیرد و سپس خروجی پردازش به قطعه روی زبان منتقل میشود. تمام ارتباطها بی سیم است و پالسهای تحریکی از طریق اعصاب زبان به مغز منتقل میشوند. افراد نابینا با استفاده از این محصول قادرند کارهای روزمره خود را در داخل و خارج منزل به تنهایی انجام داده و وابسته به دیگران نباشند. در طرح ارائه شده به نام Brain Port ارتقا یافته، حذف کابلهای ارتباطی بین الکترود و دستگاه میزان رضایتمندی افراد از دستگاه را افزایش خواهد داد و نتایج بهتری حاصل میگردد. همچنین نمونه خارجی به علت خارج کردنهای متعدد قطعه الکترود از دهان برای صحبت کردن، خوردن یا آشامیدن امکان تماس مکروبها و باکتریهای محیطی با بدن را افزایش میدهد. در محصول این تیم فناورثابت شدن الکترود در کام دهان، بهداشت دستگاه رعایت میشود. همچنین در طرح ارائه شده برای شناسایی دقیق اشیا و همچنین برای بهبود فرآیند پردازش تصویر از فناوری هوش مصنوعی استفاده خواهد شد.
نام و نامخانوادگی |
رشته/ مقطع تحصیلی |
همکار/ مشاور طرح |
وضعیت شغلی |
ابراهیم شیرزاده |
فلوشیپ چشم |
مجری |
هیئتعلمی دانشگاه علوم پزشکی سبزوار |
محمد قدمگاهی |
دکتری حرفهای– پزشک عمومی |
همکار |
پژوهشگر مرکز فناوری علوم پزشکی |
علی یزدانیان |
ارشد برق کنترل |
همکار |
پژوهشگر در مرکز فناوری علوم پزشکی |
مینا یزدانیان |
ارشد روانشناسی بالینی |
همکار |
کارمند آموزش و پرورش |
سوابق عرضهکننده فناوری و مسئول اصلی تیم پژوهشی:
این تیم شکل گرفته از متخصصین حوزه مهندسی و پزشکی میباشد. با توجه به عملکرد دستگاه، اهمیت بخش مهندسی و رویکرد پزشکی و توانبخشی، اعضا با تخصصهای مختلف در قالب یک تیم در پروژه همکاری به عمل آوردند. رزومه اعضای اصلی تیم بشرح زیر میباشد:
- آقای دکتر شیرزاده (فلوشیپ چشم): رزومه تحقیقاتی ایشان را در اینجا میتوانید مشاهده نمایید. آقای دکتر شیرزاده، فعال در حوزه نابینایان و درمان تخصصی لیزر چشم میباشند و بهعنوان مجری پروژه فعالیت مینمایند.
- آقای دکتر محمد قدمگاهی: فارغالتحصیل دکتری حرفهای–پزشک عمومی، دارای ثبت اختراع دستگاه استئوتوم مکانیزه، چندین مقام کشوری و همچنین موفق به دریافت گرنت علمی پژوهشی وزارت بهداشت شدهاند. ایشان در بخش نوروساینس و تحقیق و توسعه به انجام پروژه کمک مینمایند.
- آقای علی یزدانیان: فارغالتحصیل برق–کنترل (بخش فنی و تحقیق و توسعه) رزومه تحقیقاتی ایشان را در اینجا میتوانید مشاهده نمایید. آقای یزدانیان در حوزه الکترونیک و رباتیک فعال بوده و دارای مقامهای اول رباتیک بینالمللی بوده و مدیریت بخش فنی، مکانیک و طراحی قاب در انجام پروژه را برعهده دارند.
- خانم مینا یزدانیان: ارشد روانشناسی بالینی (مقالات و کارآزمایی بالینی) رزومه تحقیقاتی ایشان را در اینجا میتوانید مشاهده نمایید. دارای چند مقام در مسابقات و همایشها بوده و چندین مقاله داخلی و خارجی در حوزه علوم پزشکی ثبت نمودهاند. درحال حاضر شاغل در آموزش و پرورش بوده و به عنوان مسئول بخش کارآزمایی، انجام و پیگیری مقالات پروژه، فعالیت مینمایند.
اعضای تیم تحقیقاتی دارای دو ثبت اختراع و مقالات متعدد و چندین مقام اول و برتر در همایشها و مسابقات کشوری بوده، که حاکی از روحیه پژوهش محوری تیم میباشد.
- قیمت بسیار پایین نسبت به محصول خارجی
- استفاده از هوش مصنوعی برای شناسایی و تشخیص اشیا
- مخفی بودن دستگاه در دهان نابینا از دید عموم با توجه حذف سیم و کابل، استفاده از امواج
- امکان خوردن آشامیدن و تکلم در حین استفاده از دستگاه (با ثابت شدن دستگاه در کام دهان و حذف رابطهای سیمی)
- امکان برقراری ارتباط و کنترل از طریق ماژول عینکی و گوشیهای هوشمند
این دستگاه برای افراد کم بینا (Low Vision)، افرادی که دید آنها در حد نور کم باشد و افراد نابینا مورد استفاده قرار میگیرد. این افراد با استفاده از این ابزار به مقدار قابل قبولی، درک مناسبی از فضای پیرامون خود پیدا خواهند کرد و به نوعی قادر به دیدن خواهند شد. کسانی که برای اولین بار BrainPort را تجربه نمودهاند، قادر بوده اند در یک مسیر بیضوی به شکل منظم حرکت کرده یا یک خط سفید روی زمین را دنبال نمایند. با قدری تلاش بیشتر فرد نابینا، قادر خواهد بود به آسانی و کاملاً مستقل در راهروها قدم زده، کلمات کوتاهی از قبیل "خروج" را خوانده و از روی شکل اجسام فرق یک توپ با یک موز را تشخیص دهد و در نهایت به سطحی از مهارت برسد که بتواند دارت بازی کند.
- ساخت محصول brainport ارتقا یافته برای استفاده افراد نابینا و کم بینا
- ایجاد یک روش آموزشی مدون برای افراد نابینا که پس از گذراندن این دوره آموزشی 2 الی 3 ماهه بتوانند از دستگاه بطور کامل استفاده کرده و اطلاعات فضایی را تفسیر کنند.
- حذف کابلهای ارتباطی و کاهش حجم در مقایسه با نمونه خارجی که موجب جلوگیری از ایجاد رفلکس GAG میشود، برای نابینایان موجب کاربری راحتتر و سهولت استفاده خواهد شد.
- استفاده از هوش مصنوعی در شناسایی و تشخیص اشیا به نابینایان کمک شایانی میکند.
- هزینه اجرای طرح حدود 400 میلیون تومان برآورد میشود که حداکثر 70 درصد این مبلغ تا سقف 300 میلیون تومان، از محل حمایت صندوق نوآوری و شکوفایی تامین خواهد شد.
- مدتزمان اجرای طرح حدود 12 ماه برآورد میشود.
- مالکیت معنوی: مشارکتکننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و مشارکتکننده در ژورنالهای داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانسها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دستاندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: سهم مشارکت شرکت/شتابدهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و باتوجهبه سهم آورده نقدی و غیرنقدی توسعهدهنده، سهم مالکیت قابلمذاکره و توافق است).
شماره تماس:
09025555482
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@