انتشارات

ماهنامه فناوری‌های همگرا

شماره ۹

مهر 1395

آرشیو ماهنامه
رویدادها
    آرشیو رویداد ها
    نظرسنجی

      چالش نوآوری طراحی و ساخت الکترودهای خشک با قابلیت استفاده در ثبت سیگنال‌های مغزی

      باسمه تعالی

       


       

      چالش نوآوری طراحی و ساخت الکترودهای خشک با قابلیت استفاده در ثبت سیگنال‌های مغزی

       



      مقدمه

      سال‌هاست که در پزشکی بالینی از سیگنال‌های الکتریکی مغز انسان که با کمک دستگاه الکتروانسفالوگرافی (Electroencephalography=EEG) ثبت می‌شود برای تشخیص آسیب مغزی، اختلالات روانی، مطالعه خواب و موارد متعدد دیگری استفاده می‎شود. امروزه نیز به‌کارگیری امواج مغزی برای کنترل دستگاه‌ها، مقابله با اختلال‌های عصبی و رفع اختلال‌های فیزیکی مانند فلج‌شدگی اندام‌ها به طور فزاینده‌ای در حال توسعه است. به طور متداول ثبت این سیگنال‌ها به کمک الکترودهایی روی پوست سر و یک لایه ژل که به منظور کاهش امپدانس بین سطح الکترود و پوست استفاده می‌شود، انجام می‌گیرد. اما وجود ژل در این سامانه‌ها معایبی مانند خشک‌شدگی، چسبندگی بالا و مشکلات تمیزکردن را در پی دارد که مانعی در مسیر توسعه کاربردهای نوظهور این فناوری نیز به شمار می‌آید. از این رو امروزه نسل جدیدی از الکترودها با عنوان «الکترود خشک» مورد توجه قرار گرفته است که دیگر نیازی به استفاده از ژل و آماده‌سازی پوست ندارند.

      بنابراین ما در مرکز راهبردی فناوری‌های همگرا به درخواست شرکت «طراحی نگاراندیشگان» به دنبال روش‌های عملیاتی برای «طراحی و ساخت الکترودهای خشک با قابلیت استفاده در ثبت سیگنال‌های مغزی» توسط شرکت‌های خلاق و نوآور، پژوهشگران، مخترعان و فن‌آوران، اعضای هیات علمی و دانشجویان دانشگاه‌ها و پژوهشگاه‌ها در داخل و خارج کشور هستیم. کلیه علاقمندان می‌توانند به طور رایگان در این چالش شرکت کنند.


      شرح مساله

      مساله محوری این چالش «طراحی و ساخت الکترودهای خشک با قابلیت استفاده در ثبت سیگنال‌های مغزی» است.


      ملاحظات فنی

      ملاحظات فنی این چالش به شرح زیر است:

      * هیچ محدودیتی در نوع انتخاب مواد اولیه برای ساخت الکترود وجود ندارد. اما مواد مورد استفاده در ساخت الکترود باید از بازار داخل کشور قابل تهیه باشد.

      * هیچ محدودیتی در طراحی نوع و شکل الکترود وجود ندارد.

      برای مثال الکترود خشک می‌تواند به صورت یکپارچه از یک ماده با هدایت الکتریکی بالا (مانند نقره) تشکیل شود یا بخشی از الکترود همانند ماده واسط در الکترود تر با هدایت الکتریکی کمتر و بخش دیگر آن از ماده ای با هدایت الکتریکی بالا باشد. هیچ محدودیتی برای انتخاب ماده واسط وجود ندارد، اما حداقل هدایت الکتریکی ماده واسط باید S/m ۲ باشد.

      * امپدانس بین پوست سر و الکترود در فرکانس ۱۵۰ هرتز باید ۵ تا ۲۵ کیلو اهم باشد. الکترود خشک نباید نیازی به تجدید ماده واسط در بازه های زمانی کوتاه داشته باشد و در طول عمر مفید آن نیز امپدانس باید همواره در بازه ذکرشده باقی بماند. عمر مفید الکترود باید حداقل 1000 ثبت ۲۰ دقیقه‌ای (یا تجمیعی از این مقدار) باشد.


      معیارهای ارزیابی

      معیارهای ارزیابی این چالش در مراحل اول و دوم به شرح زیر است:

      * مرحله اول: طرح پیشنهادی: معیارهای ارزیابی طرح‌ها در این مرحله عبارتند از تطابق ایده پیشنهادی با موضوع چالش، توانمندی‌‌ها و تخصص‌های صاحبان طرح، رعایت اصول فرآیند ساخت، سهولت تامین مواد اولیه و ملزومات فرایند ساخت و تولید، و امکان ارائه نمونه آزمایشگاهی در بازه زمانی تعیین‌شده.

      * مرحله دوم: ساخت نمونه آزمایشگاهی: در این مرحله شرکت‌کنندگان باید نمونه آزمایشگاهی خود را منطبق بر طرح پیشنهادی خود بسازند. معیارهای ارزیابی نمونه‌های آزمایشگاهی در پایان این مرحله عبارت است از:

      – هدایت الکتریکی الکترود

      – عدم تغییر امپدانس در طول زمان

      – عمر مفید حداقل ۱۰۰۰ ثبت ۲۰ دقیقه‌ای (این مقدار می‌تواند به صورت تجمیعی نیز در نظر گرفته شود).

      – تکرارپذیری: به گونه‌ای که اگر از یک بیمار حداقل دو بار تست گرفته شود یا الکترودها جابجا شوند، نتایج یکسانی حاصل شود.

      – قابلیت تولید انبوه با قیمت رقابتی (توجیه اقتصادی)

      – پایداری مکانیکی و فیزیکی مناسب (به هنگام اتصال الکترود، سطح مقطع آن کاملا بر روی سر قرار بگیرد. به طوری‌که با جابجایی سر بیمار، الکترود حرکت نداشته باشد. از لحاظ پایداری مکانیکی، جنس الکترود به گونه‌ای باشد که در اثر تغییرات دما و ضربه دچار شکست نشود.)

      – اتصال راحت و پایدار روی سر، عدم ایجاد ناراحتی یا حساسیت پوستی برای بیمار، عدم نیاز به اصلاح موی سر

      – زیست‌سازگاری الکترود

      – به منظور بررسی نهایی، الکترود خشک و تر در یک ناحیه از سر با کمترین فاصله ممکن قرار خواهند گرفت. الکترودها به دو کانال مختلف از یک دستگاه الکتروانسفالوگرافی وصل شده و ثبت سیگنال آغاز می‌شود. اگر در این حالت سیگنال‌های ثبت‌شده توسط دو الکترود را (که عموما کمتر از ۱۰۰ میکروولت است) مشابه، و نویز دستگاه برای دو کانال مختلف را ثابت در نظر بگیریم، انتظار می‌رود حداکثر اختلاف نویز الکترود خشک با الکترود تر متعارف ۰٫۵ میکروولت باشد.


      فرایند برگزاری چالش


      این چالش در ۲ مرحله برگزار می‌شود:

      ۱- طرح مفهومی: در این مرحله شرکت کنندگان می‌بایست حداکثر تا ۸ آذرماه سال جاری طرح پیشنهادی خود را به صورت کامل در چارچوبی که از سوی دبیرخانه چالش در اختیار آ نها قرار می‌گیرد، در سایت چالش (iChallenge.ir) ثبت کنند. پس از اتمام مهلت دریافت طرح‌ها و غربال آن‌ها (ارزیابی اولیه غیرحضوری)، داوری حضوری طرح‌ها انجام خواهد شد و سرانجام طرح‌های برگزیده به مرحله بعد راه خواهند یافت.

      ۲- ساخت نمونه آزمایشگاهی: در این مرحله، شرکت‌کنندگان دو ماه فرصت خواهند داشت تا ضمن تکمیل مستندات فنی و اقتصادی یک «نمونه آزمایشگاهی » مطابق با طرح اولیه خود بسازند.


      زمان‌بندی مراحل

      filereader.php?p1=main_4867f30ff0fb245f1


      جوایز

      مرحله اول: طرح مفهومی
      ۳۰میلیون ‌ریال تسهیلات‌ آزمایشگاهی

      برگزیدگان این مرحله ۳۰ میلیون ریال تسهیلات برای تامین هزینه‌های مرحله بعد دریافت خواهند نمود که بخشی از این تسهیلات نقدی، و بخشی از آن نیز به صورت اعتباری به منظور استفاده از خدمات و امکانات شبکه آزمایشگاهی فناوری‌های راهبردی اعطا خواهد شد.


      مرحله دوم: ساخت نمونه آزمایشگاهی
      ۳۰۰ میلیون ریال جایزه نقدی
      در پایان این مرحله، نمونه‌های آزمایشگاهی توسط هیات داوران ارزیابی خواهد شد. طرح یا طرح‌های برگزیده چالش علاوه بر دریافت جوایزی نقدی به ارزش مجموعا ۳۰۰ میلیون ریال، تسهیلات حمایتی نیز به منظور تجاری‌سازی و توسعه نمونه آزمایشگاهی خود دریافت خواهند نمود.

      *علاقمندان به شرکت در این چالش تا تاریخ ۸ آذرماه فرصت دارند ‏تا طرح‏ پیشنهادی خود را در چارچوب مشخص شده از طریق وب‌سایت ichallenge.ir (لینک صفحه مربوطه) به دبیرخانه چالش ارسال نمایند. جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص جزئیات چالش (نحوه ثبت نام، شرایط ارسال راه‌حل، جوایز و…) به نشانی اینترنتی فوق مراجعه و با شماره تلفن ۸۸۷۳۱۳۶۲ -۰۲۱ تماس حاصل نمایند.


      برای مشاهده فایل پوستر چالش اینجا کلیک کنید.

      برای دریافت فایل راهنمای چالش و فرم پیش نویس طرح پیشنهادی اینجا کلیک کنید.