لنزهای هوشمند، دنیا را متحول می‌کند

کامرانی دکترای خود را با موفقیت در رشته مهندسی پزشکی از پلی‌تکنیک مونترال کانادا به اتمام رساند و فوق دکترای مهندسی بیو اپتیک را از دانشگاه هاروارد آمریکا و فوق دکترای نانو مواد پزشکی را از دانشگاه پوهانگ کره جنوبی دریافت کرد.

او در حال حاضر مدرس و محقق دانشکده پزشکی دانشگاه هاروارد بوده و در رشته مهندسی پزشکی به تدریس و تحقیق مشغول است.

دکتر کامرانی به‌تازگی موفق به اجرای پروژه مهمی شده که می‌تواند تحول بزرگی را در علم پزشکی ایجاد کند؛ پروژه لنزهای هوشمند که کاربردهای مختلفی در درمان نابینایی، کم‌بینایی، تست قندخون در افراد دیابتی یا حتی جنبه سرگرمی در واقعیت مجازی خواهد داشت.

دکتر احسان کامرانی در گفت‌وگو با کلیک آخرین فعالیت‌های خود را در زمینه لنزهای هوشمند تشریح کرده است.

آقای کامرانی بگذارید از پروژه‌تان با عنوان لنز هوشمند یا Smart Contact Lens که سر و صدای بسیاری به راه انداخته، شروع کنیم. کمی درباره این پروژه توضیح دهید.

بعد از دوره دکترا دوباره به ام‌آی‌تی و هاروارد رفتم و در آنجا مطالعه Bio-optics و Bio-Optoelectronics را آغاز کردم. افرادی که دید ضعیفی دارند، بعضا ترجیح می‌دهند به جای عینک از لنز استفاده کنند.

در این پروژه به دنبال وارد کردن کاربردهای بیشتری به لنزها بودیم تا آنها از حالت معمولی خود خارج شوند.

یکی از این کاربردها در بیماری دیابت بود. دیابت، یکی از بیماری‌هایی است که به موضوع روز دنیا تبدیل شده است.

افراد دیابتی باید مدام قند خون خود را بسنجند تا از مقدار آن در ساعات مختلف روز آگاه باشند. چنین بیمارانی برای سنجش قند خون نیز با مشکلات بسیاری دست و پنجه نرم می‌کنند و مدام باید انگشت‌هایشان را با سوزن‌های مخصوصی خراش دهند تا بتوانند میزان قند خون را بسنجند.

تحقیقات گسترده‌ای در این پروژه صورت گرفت و متوجه شدیم قند را علاوه بر خون می‌توان از طریق اشک چشم نیز اندازه گرفت و از میزان آن آگاه شد.

اما چگونه می‌توانستیم از اشک نمونه‌برداری کنیم؟ آیا حتما باید شخص گریه می‌کرد تا بتوان از آن نمونه داشت؟ پاسخ تمام پرسش‌ها در لنزهای هوشمند نهفته بود، اما مانع مهمی در این مسیر وجود داشت و آن نصب یک چیپ روی لنزها بود.

تصور کنید یک قطعه فلزی باید طوری روی یک لنز قرار می‌گرفت که مانع دید نشود یا آسیب و تهدیدی برای چشم نباشد و علاوه بر تمام موارد ذکر شده، باید خیلی ریز و دقیق بوده و از انعطاف‌پذیری لنزهای معمولی نیز برخوردار باشد.

این چیپ برای انجام فعالیت به باتری نیاز داشت و برخورداری از چنین باتری کار ساده‌ای نبود. برای پیشبرد این پروژه تیم بین‌المللی از محققان آمریکا، کانادا، سوئد، سنگاپور و کره جنوبی با ما همکاری داشتند.

بهترین‌های دنیا در این پروژه گرد هم آمدند تا بتوان خروجی متفاوتی را ارائه کرد. هدف این بود که با استفاده از چنین پروژه‌ای بتوانیم بیماری‌های بیشتری جز دیابت را تشخیص دهیم.

مثلا افرادی که با قطره چکان در چشم‌هایشان دارو می‌ریزند، با استفاده از اپلیکیشنی که روی اسمارت‌فون نصب می‌شود، می‌توانند به گجت دستور دهند تا داروی موجود در چیپ را داخل چشم بریزد.

این لنز حتی برای نابینایان نیز مفید است. لنزها در حال حاضر فقط برای نزدیک‌بینی و دوربینی یا دید ضعیف استفاده می‌شود، اما این لنز با وجود این‌که تاکنون چشم مصنوعی کاملی ارائه نشده، می‌تواند روی چشم قرار گرفته و بدون عمل جراحی دید کامل‌تری را به کاربرانش ببخشد.

آیا افرادی که به‌صورت مادرزادی نابینا هستند نیز می‌توانند از این لنزها استفاده کنند یا فقط برای افرادی مفید است که بر اثر سانحه یا حادثه بینایی خود را از دست داده‌اند؟

نابینایی انواع مختلفی دارد. این لنز به کم‌بینایان کمک کرده و بینایی نسبی را به آنها می‌بخشد تا بتوانند بینایی خود را کامل کنند، اما در افرادی که کاملا نابینا هستند به دلیل نابینایی آنها بستگی دارد.

گاهی چشم شخص کامل است و مشکلی ندارد، اما ارتباط بین مغز و چشم قطع شده است. این دستگاه می‌تواند ارتباط مجدد بین مغز و چشم را برقرار کرده و بینایی را به شخص بازگرداند، اما نباید انتظار داشت کاربران چنین دستگاه‌هایی در مرحله اول از دید کاملی برخوردار باشند، بلکه آنها دید محدود به دست می‌آورند.

هرچند تلاش ما برای ارائه جایگزینی کامل برای بینایی انسان ادامه دارد و با پیشرفت‌های به‌دست آمده چندان دور از دسترس نیست.‌

این دیوایس علاوه بر کاربردهای پزشکی از جنبه سرگرمی نیز قابل‌توجه است. برای مثال، شما روی یک صندلی نشسته و در برابرتان یک میز قرار دارد، با استفاده از این لنز می‌توانید اطلاعات بیشتری از میز داشته باشید که از چه جنسی است، در چه ابعادی است یا حتی در چه فاصله‌ای
از شما قرار گرفته است.

نمونه این قابلیت در عینک‌های Google Glass استفاده شده بود؟ این طور نیست؟

بله دقیقا. پروژه لنز هوشمند نمونه‌ای از عینک‌های هوشمند است. جالب است بدانید پروژه لنز و عینک هوشمند گوگل با هم شروع شدند، ولی چون پروژه گوگل از پشتوانه مالی بیشتری برخوردار بود، سریع‌تر پیش رفت و در نتیجه موفقیت ساخت آن نیز زودتر اعلام شد.

برخلاف عینک‌های گوگل که به اتصال به اینترنت و حقیقت مجازی محدود است، ما اولین لنزهای تماسی و عینک‌های هوشمند با قابلیت تشخیص پزشکی و درمانی را معرفی کرده‌ایم.

کاربرد عینک گوگل بیشتر شبیه فیلم‌های علمی ـ‌ تخیلی نیست؟

بله، این پروژه با الهام از فیلم‌های علمی ـ تخیلی ساخته شده است. این عینک هوشمند که به یک دوربین و مودم تجهیز شده، می‌تواند با فرمان‌های کلامی عمل کرده و کارهایی نظیر گرفتن عکس و فیلم، جهت‌یابی، ترجمه، اتصال به اینترنت و ارسال پیام را انجام دهد.

با تغییراتی همچنین می‌تواند تصویر مخاطبان را گرفته و با استفاده از اپلیکیشن‌های موجود، اسم شخص را در اینترنت جست‌وجو کرده و کاربر می‌تواند تمام اطلاعات مربوط به شخص مورد جست‌وجو را روی عینک خود مشاهده کند.

در صحبتی که با دکتر پرویز، مجری این پروژه داشتیم، عنوان کرد این پروژه را با الهام از فیلم ترمیناتور ساخته‌اند.

همان طور که گفتم، ایده اصلی بسیاری از فناوری‌هایی که در حال حاضر توسعه می‌یابد، از فیلم‌های علمی ـ تخیلی نشات می‌گیرد.

آیا ایده شما برای ساخت و توسعه پروژه‌هایتان نیز با الهام از فیلم‌های علمی ـ تخیلی بوده است؟

بله دقیقا. مهم‌ترین و کلیدی‌ترین دغدغه دانشجویان تحصیلات تکمیلی در سراسر دنیا انتخاب موضوع مناسب برای تحقیق و پایان‌نامه است.

زمانی که دانشجویان به دنبال موضوعی برای پایان‌نامه ارشد یا دکتری هستند، استادان اغلب آنها را به سمت اینترنت هدایت می‌کنند تا با جست‌وجو در فضای وب بتوانند موضوعی برای پایان‌نامه خود انتخاب کنند.

اما من تجربه متفاوتی در انتخاب موضوع در دانشگاه MIT داشتم و در مسیر جدیدی از روش تحقیق قرار گرفتم که بسیار سازنده، مفید و در عین حال جالب و خارق‌العاده بود.

به‌جای فرآیند معمول برای انتخاب موضوع پایان‌نامه، به من چند فیلم علمی ـ تخیلی معرفی شد تا از ایده‌های به‌کار گرفته شده در این فیلم‌ها برای تعریف پروژه‌ام استفاده کنم.

تمام فیلم‌هایی که استادتان به شما دادند، علمی ـ تخیلی بود؟

بله، همه فیلم‌ها علمی ـ ‌تخیلی بود، اما نه از نوع ژانرهای علمی ـ تخیلی که با اغراق‌های زیاد همراه است.

البته باید این را هم بگویم هدف پروژه‌های علمی به هیچ وجه تحقق ایده‌های یک فیلم علمی ـ تخیلی نبوده و نیست و بر اساس اولویت نیازهای موجود و حداکثر استفاده از علم، فناوری روز، امکانات و ابزار قابل دسترس برای ارائه موثرترین راه‌حل‌ها شکل گرفته‌اند.

ایده‌های علمی ـ تخیلی، چشم‌اندازی با افقی دور دست‌تر برای تحقق بخشیدن به آنها ترسیم می‌کند که جسارت و انگیزه برای تلاش نامحدود را بیشتر می‌کند و موانع پیشرفت را از سر راه بر می‌دارد.

آقای دکتر در سال‌های اخیر، استفاده از حسگرها در تشخیص یا درمان بیماری‌ها رواج بسیاری پیدا کرده، آیا می‌توان گفت روزی فرا می‌رسد که با استفاده از آنها قادر به تشخیص و درمان بیماری‌ها باشیم؟

بله، بیماران به پزشکان مراجعه می‌کنند تا بیماری آنها تشخیص داده شود، اما پیش از درمان، مشکلی با نام تشخیص وجود دارد.

برای مثال، یک بیمار مراحل درمان را به‌صورت کامل طی می‌کند، اما به دلیل این‌که از ابتدا تشخیص صحیحی داده نشده، بیماری درمان نمی‌شود. مهم‌ترین فرآیند در پزشکی، تشخیص است.

می‌توان گفت، حتی تشخیص صحیح سهمی 90 درصدی داشته و 10 درصد نقش را می‌توان به درمان منوط کرد.

تشخیص صحیح و به موقع نقش مهمی در درمان یک بیماری دارد، حتی درمان بیماری‌های لاعلاجی مثل ایدز یا سرطان نیز به همین شکل است در صورتی که «به موقع» و «درست» تشخیص داده شود، می‌توان تا حدی به درمان و تحت کنترل درآوردن بیماری پرداخت.

حسگر هم به معنای‌تشخیص‌دهنده است. دستگاهی که قادر به حس کردن است و اطلاعات را از ارگان خاصی از بدن بیرون کشیده و منتقل می‌کند.

حسگرهای مختلفی مانند حسگر فشار خون، قند خون و... وجود دارد، اما حسگرها به این تعداد محدود نمی‌شود و می‌توان نمونه‌های دقیق‌تر با اطلاعات بیشتری را نیز در اختیار داشت.

برای مثال، می‌توان حسگرهایی ساخت که میزان استرس یا افسردگی شخص را تشخیص دهند.

من به‌عنوان عضو ثابت کمیته علمی سنسورهای پوشیدنی موسسه بین‌المللی مهندسی برق و الکترونیک و مهندسی پزشکی آمریکا ـ که معمولا هر پنج سال یک بار از بین استادان و افرادی که در این زمینه کار می‌کنند، انتخاب می‌شوند ـ سالانه شاهد اختراعات نوین و استفاده از حسگرهای جدید و مختلفی هستم که ما را به این باور می‌رساند سنسورها سهم شگفت‌انگیزی در زندگی آینده انسان‌ها ایفا خواهند کرد.

حسگرها نه فقط در علم پزشکی بلکه در زندگی روزمره انسان‌ها نیز نقش پررنگی دارند.

پس آیا این جمله صحیح است که بگوییم «آینده علم پزشکی در تشخیص با کمک حسگرها نهفته است»؟

بله بدون شک، نه‌تنها در مورد آینده بلکه گذشته و حال نیز این موضوع صدق می‌کند و کسی مخالف این نظر نیست و حسگرها نقش مهمی در تشخیص صحیح دارند.

برای آخرین سوال بگویید پیشرفت مهندسی پزشکی در ایران را چطور برآورد می‌کنید، با توجه به این‌که ما کشوری در حال توسعه هستیم؟

در زمینه‌های مستقل و انفرادی پیشرفت‌های چشمگیری دیده می‌شود، مانند رشته‌های بایولوژی، سلول‌های بنیادین و علوم پایه. ولی بعضی از رشته‌ها به‌این شیوه و سبک جلو نمی‌روند. یکی از این رشته‌ها مهندسی پزشکی است.

یک تحقیق در رشته مهندسی پزشکی زمانی جواب می‌دهد که در قالب یک گروه پیش رود. گروهی که باید متشکل از مهندس برق، مهندس مکانیک، مهندس ماتریال، پزشک متخصص، پرستار، بیمار یا داوطلب و... باشد،.

اما در ایران فعالیت‌های گروهی به‌ این شکل بسیار کم و محدود است، در صورتی که برای پیشبرد اهدافمان باید از چنین فعالیت‌هایی بهره‌مند شویم.

از سوی دیگر، رویکرد دانشگاه‌ها نیز در رشته‌های علوم پزشکی و مهندسی و نحوه ارتباط و تعامل باید تغییر کند تا به مسیر صحیح بازگردد.

من به‌عنوان یک محقق به بیش از 40 کشور مختلف سفر کرده و شاهد بوده‌ام که حتی در برخی کشورهای آسیایی نظیر کره جنوبی و ژاپن نیز در این حوزه در حال پیشرفت‌های چشمگیر بوده و موفق عمل می‌کنند، به‌طوری که نتایج مطالعاتشان را کشورهای پیشرفته می‌خرند و از آنها استفاده می‌کنند.

ندا فراهانی

ضمیمه کیلک