نویسنده: هستی

یک دستگاه پوشیدنی جدید اکنون می تواند پوست را برای ایجاد احساسات مختلف تحریک کند. محققان دانشگاه نورث وسترن این دستگاه نازک و انعطاف پذیر را طراحی کردند که به آرامی به پوست می چسبد. این می تواند احساسات دقیق، از ارتعاشات ملایم تا فشار قوی تر، و حتی حرکات پیچشی را ارائه دهد.

این برای ارائه تجربیات حسی واقعی تر و همه جانبه تر برای بازی ها و برنامه های کاربردی واقعیت مجازی طراحی شده است. فراتر از این، این فناوری دارای پتانسیل در بخش مراقبت های بهداشتی است.

این می تواند بازخورد لمسی را به افراد مبتلا به اختلالات بینایی بدهد و به آنها کمک کند تا در اطراف خود حرکت کنند. برای افراد قطع عضو، می تواند بازخورد حسی از اندام های مصنوعی ارائه دهد و حس لامسه آنها را تقویت کند.

فناوری پوستی جدید از محرک ها تشکیل شده است

این دستگاه از یک آرایه شش ضلعی از 19 محرک مغناطیسی کوچک تشکیل شده است که در یک شبکه سیلیکونی انعطاف پذیر محصور شده اند. محرک‌ها قادر به ارائه مجموعه‌ای از احساسات از جمله فشار، لرزش و پیچش هستند.

این دستگاه از بلوتوث برای دریافت اطلاعات از گوشی هوشمند و تبدیل آن به حس های لمسی استفاده می کند. پس از اتصال، می تواند اطلاعاتی در مورد محیط اطراف کاربر، مانند وجود موانع یا تغییرات در زمین، دریافت کند. سپس این اطلاعات به حس های لمسی تبدیل می شود که از طریق دستگاه به کاربر تحویل داده می شود. علیرغم استفاده از یک باتری کوچک، این دستگاه به دلیل طراحی “بیستابل” آن بسیار کم مصرف است.

• ایمپلنت مغزی از جنس گرافین برای درمان بیماران سرطانی

جالب اینجاست که می تواند در دو موقعیت ثابت بدون نیاز به توان ثابت باقی بماند. با اعمال فشار رو به پایین عملگرها، انرژی در پوست و اجزای داخلی دستگاه ذخیره می شود. انرژی ذخیره شده با برگشت فنر محرک ها آزاد می شود. در نتیجه، دستگاه تنها در طول این انتقال انرژی مصرف می‌کند که منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف انرژی و افزایش عمر باتری می‌شود.

متیو فلاوین، نویسنده اول مقاله، گفت: “به جای مبارزه با پوست، ایده در نهایت این بود که از انرژی ذخیره شده در پوست به صورت مکانیکی به عنوان انرژی کشسانی استفاده کنیم و آن را در طول کار با دستگاه بازیابی کنیم.

درست مانند کشش یک نوار لاستیکی، فشرده کردن پوست الاستیک انرژی ذخیره می کند. پس از آن می‌توانیم آن انرژی را در حالی که بازخورد حسی ارائه می‌دهیم دوباره به کار ببریم، و این در نهایت مبنایی بود برای اینکه چگونه این سیستم واقعاً کارآمد انرژی را ایجاد کنیم.”

در تست نوید نشان می دهد

برای آزمایش دستگاه لمسی، محققان چشمان افراد را بستند و از آنها خواستند موانع را عبور دهند. آنها همچنین توانایی خود را برای تنظیم جای پای خود و حفظ تعادل ارزیابی کردند. این به شرکت کنندگان کمک کرد تا از برخورد جلوگیری کنند و مسیر را با موفقیت طی کنند.

محققان دریافتند که کاربران می توانند به سرعت با استفاده از دستگاه سازگار شوند. با کمترین آموزش، آنها توانستند از بازخورد لمسی برای حرکت موثر در اطراف خود استفاده کنند. این دستگاه به روشی مشابه عصای سفید عمل می کند که ابزاری است که توسط افراد کم بینا برای تشخیص موانع استفاده می شود. با این حال، دستگاه سطح پیچیده تری از اطلاعات حسی را ارائه می دهد.

به عنوان یکی از چندین مثال کاربردی، ما نشان می‌دهیم که این سیستم می‌تواند یک نسخه اولیه از “بینایی” را در قالب الگوهای لمسی ارائه شده به سطح پوست بر اساس داده‌های جمع‌آوری‌شده با استفاده از عملکرد تصویربرداری سه بعدی (LiDAR) موجود در تلفن‌های هوشمند پشتیبانی کند. جان آ. راجرز، که توسعه را رهبری می کرد، گفت.

راجرز در بیانیه مطبوعاتی نتیجه‌گیری کرد: “این نوع «جایگزینی حسی» بدون اتکا به بینایی، یک حس بدوی، اما از نظر عملکردی معنادار از محیط اطراف ارائه می‌کند – قابلیتی مفید برای افراد مبتلا به اختلالات بینایی.”

منبع نور منسجم Linac (LCLS)، قدرتمندترین لیزر اشعه ایکس جهان که در آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC در ایالات متحده واقع شده است، برای ارتقای عمده ای تنظیم شده است که روشنایی اشعه ایکس آن را 3000 برابر افزایش می دهد.

پس از تکمیل، این ارتقا به دانشمندان اجازه میدهد تا فرآیندهای مقیاس اتمی را در جستجوی پاسخ هایی در زیست شناسی، علم مواد، فیزیک کوانتومی و بسیاری موارد دیگر بررسی کنند. LCLS که توسط وزارت انرژی (DOE) تأمین می شود، قوی ترین دستگاه اشعه ایکس در جهان است و همچنین اولین دستگاهی بود که اشعه ایکس سخت یا پرانرژی را با لیزر الکترون آزاد تولید کرد.

این تاسیسات در سال 2009 شروع به کار کرد اما در سال 2023 ارتقاء اساسی یافت. یک شتاب دهنده ابررسانا و ساختارهای مغناطیسی به نام موج سوز اضافه شد که میتواند پرتوهای پرتو ایکس نرم و سخت را تولید کند. این ارتقاء که LCLS-II نامیده می شود، تأسیسات را برای تولید یک میلیون پالس اشعه ایکس در ثانیه آماده کرد.
اکنون، DOE ارتقاء دیگری به نام LCLS-II HE (انرژی بالا) را روشن کرده است که انرژی پرتو الکترونی حاصل از شتاب دهنده ابررسانا را دو برابر می کند و در نتیجه انرژی پرتو ایکس را دو برابر می کند.

ارتقاء LCLS-II-HE چیست؟

شتاب دهنده ابررسانا در ارتقاء LCLS-II از 37 ماژول برودتی تشکیل شده است که می توانند تا 456- فارنهایت (271- درجه سانتیگراد) خنک شوند تا الکترون ها را به انرژی های بالا با اتلاف انرژی ناچیز برساند.
برای ارتقای انرژی بالا، LCLS مجموعه ای از 23 ماژول سرمای جدید را دریافت می کند که هر کدام شامل هشت حفره فرکانس رادیویی ابررسانا است که به ارائه عملکرد برتر کمک می کند.

ماژول ها توسط آزمایشگاه شتاب دهنده ملی فرمی DOE (Fermilab) و تاسیسات شتاب دهنده ملی توماس جفرسون (آزمایشگاه جفرسون) ساخته شده اند.

گرگ هیس، مدیر پروژه گفت: “اولین کرایومول یک نمونه اولیه بود که از یدکی LCLS-II ساخته شده بود، بنابراین ما همه اجزا را در دسترس داشتیم. پس از اتمام خط تولید، به طور متوسط هر شش هفته یک بار توانسته ایم یک واحد بسازیم. همه آنها قرار است در سال 2026 در تونل شتاب دهنده نصب شوند.”

• قایقی با توانایی تولید برق برای 100 ها خانه از طریق باد و انرژی خورشیدی

چرا دوباره لیزر اشعه ایکس را ارتقا دهیم؟

با توجه به اینکه ارتقاء LCLS-II تنها در سال 2023 تکمیل شد، خبرنگاران پرسیدند که چرا ارتقاء HE به طور همزمان گنجانده نشده است. LCLS-II مجبور بود اولین شتاب دهنده ابررسانای موج پیوسته جهان (CW) را طراحی و نصب کند، به این معنی که یک جریان پیوسته از پالس ها را با سرعت بسیار زیاد تکرار می کند.

هیز توضیح داد: “ما نیاز داشتیم قبل از اینکه خیلی زیاد کار کنیم، مطمئن می شدیم که کار می کند، و بنابراین تصمیم به نصب 4 گیگا ولت با پروژه LCLS-II گرفته شد، که برای هدایت برنامه علمی «اشعه ایکس نرم» در LCLS کافی است.

از آن زمان، فناوری شتاب دهنده های ابررسانا به بلوغ رسیده است و پروژه LCLS-II-HE را قادر میسازد تا انرژی شتاب دهنده را از 4 به 8 گیگا ولت بدون دوبرابر کردن تعداد قطعات، دو برابر کند. این به ما امکان می دهد برای اولین بار به “رژیم اشعه ایکس سخت” با این نرخ تکرار بالا دسترسی پیدا کنیم.”

چه زمانی آماده میشود؟

دستیابی به اولین نور برای اواخر سال 2027 پیش بینی شده است، اما می تواند تا سال 2030 نیز ادامه یابد. مایک دانه، مدیر LCLS، در ایمیل اضافه کرد: “اولین فعالیت تعیین میزان عملکرد پرتو جدید خواهد بود. سپس به دوره «علم اولیه» می رویم که بخش گسترده ای از جامعه کاربر را درگیر می کند و سپس به آزمایش های فردی کاربر می پردازیم.

با این حال، ارتقاء به این معنی نیست که LCLS-II برای آزمایش در دسترس نخواهد بود. از آنجایی که این مرکز دارای دو شتاب دهنده است و فقط شتاب دهنده ابررسانا در حال ارتقا است، می تواند با استفاده از شتاب دهنده رسانای معمولی به کار خود ادامه دهد.

اگر ارتقاء LCLS-II یک دوربین فیلم با کیفیت بالا را قادر به ثبت تصاویر واضح و دقیق می کرد، ارتقاء LCLS-II-HE وضوح و حساسیت دوربین را تا حد زیادی افزایش می دهد. دانشمندان قادر خواهند بود حرکت در مقیاس اتمی مواد، سیستم های شیمیایی و مجتمع های بیولوژیکی را برای رسیدگی به برخی از بحرانی ترین چالش های پیش روی جامعه ما تصویر کنند.”