چگونگی ساخت ردیاب چشم مبتنی بر پلک زدن
این دستگاه نوآورانه بر پایه نانوژنراتورهای تریبوالکتریک طراحی شده است و با بهرهگیری همزمان از دو سازوکار الکتریسیته تماسی و القای الکترواستاتیکی عمل میکند. در جریان حرکت پلک روی سطح چشم، اصطکاک ایجادشده بار الکتریکی بسیار ضعیفی تولید میکند که توسط سامانه جمعآوری و به انرژی قابل استفاده تبدیل میشود. نتیجه این فرایند، دستگاهی است که به طور کامل با انرژی مکانیکی کمفرکانس حاصل از پلک زدن کار میکند و نیاز به باتریهای حجیم یا منابع برق خارجی را از میان برمیدارد. نکته قابل توجه آن است که این سازوکار برداشت انرژی، کارکرد دوگانهای دارد: هم نیروی لازم را برای راهاندازی سختافزار فراهم میکند و هم یک حسگر فوقحساس است.
بیشتر بخوانید: پرواز موفق نخستین فضانورد ویلچرنشین
این سامانه بهگونهای تنظیم شده که قادر است حرکات بسیار ظریف چشم، حتی در حد دو درجه را تشخیص دهد و به دقتی معادل ۹۹ درصد دست یابد؛ سطحی از دقت که با ردیابهای تجاری پیشرفته و پرمصرف رقابت میکند. پژوهشگران عملکرد این فناوری را در محیطهای مملو از نویز و تداخل الکترومغناطیسی نیز آزمایش کردهاند و دستگاه بدون افت کارایی به فعالیت خود ادامه داده است. برای ارزیابی ایمنی زیستی، لایههای اصطکاکی روی چشم یک خرگوش آزمایش شد؛ جایی که سامانه توانست بدون ایجاد تحریک، بار الکتریکی خود را حفظ کند. لانگ در توضیح این نتایج گفت: «ما بهویژه از میزان پایداری بار الکتریکی لایه اصطکاکی در یک محیط زیستی و روی چشم خرگوش شگفتزده شدیم.» او در پایان تصریح کرد: «توانایی سامانه در حفظ دقت بالا حتی در محیطهای الکترومغناطیسی پرنویز نیز از دیگر نکات چشمگیر این پژوهش بود.»
طیف گسترده کاربردها
دستگاه ردیاب چشم مبتنی بر پلک زدن ساخته شده در دانشگاه چینگدائو از نظر وزن، همسطح یک عینک روزمره است؛ ویژگی که آن را برای استفاده طولانیمدت مناسب میکند. بسیاری از سامانههای ردیابی چشم موجود به دوربینهای مادونقرمز وابسته هستند؛ تجهیزاتی که در گذر زمان باعث خستگی چشم میشوند و در شرایط بدون نور کارایی خود را از دست میدهند. در مقابل، از آنجایی که سامانه چینگدائو به تماس فیزیکی وابسته است و با نور کار نمیکند، میتواند حتی در تاریکی مطلق نیز بهطور پایدار عمل کند.
برای مطالعه بیشتر: درمان تنبلی چشم پس از کودکی ممکن شد
لانگ در توضیح این نوآوری گفت: «سامانه ما عمل ساده پلک زدن را به منبعی برای انرژی و کنترل تبدیل میکند.» او بیان کرد: «این فناوری با هدف سبکی، راحتی و کارآمدی طراحی شده و بهویژه برای افرادی سودمند است که برای ارتباط و تعامل با محیط پیرامون به حرکات چشم وابسته هستند. این نمونهای روشن از نقش فناوری در توانمندسازی انسان و افزایش دسترسپذیری زندگی روزمره است.»
هرچند ماموریت اصلی این پروژه، کمک به افرادی با محدودیتهای حرکتی است، اما کاربردهای بالقوه یک ردیاب چشمی بدون نیاز به منبع تغذیه بسیار گستردهتر است. در عرصه پرمخاطره اکتشافات فضایی، این فناوری میتواند امکان کنترل پنلهای پیچیده را بدون دخالت دست در اختیار فضانوردان قرار دهد. در صنعت خودروسازی، این سامانه راه را برای پایش خستگی راننده در خودروهای هوشمند، بدون استفاده از حسگرهای سنگین و مزاحم هموار میکند. صنعت سرگرمی نیز از این تحول بینصیب نخواهد ماند؛ با کنار گذاشتن باتریهای حجیم، هدستهای واقعیت مجازی میتوانند باریکتر، کممصرفتر و بهاندازهای راحت شوند که استفاده تمامروز از آنها امکانپذیر باشد.
نتایج این پژوهش در تاریخ ۷ ژانویه در نشریه علمی Cell Reports Physical Science منتشر شده است.
