वायरलेस संचालित उपकरणों और सी-मोस न्यूरॉन आईसी के बीच नई अवधारणात्मक अन्वेषण

ईन्जे विश्वविद्यालय दक्षिण कोरिया और राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी संस्थान, सुरथकल कर्नाटक, भारत के स्टार्टअप नैनो-विज़न न्यूरॉन आईसी के शोधकर्ताओं और प्रोफेसरों की एक टीम ने शोध के लिए रेटिना इमेज अधिग्रहण के लिए सी-मोस न्यूरॉन आईसीएस और वायरलेस पावर उपकरणों के इंटरफेस पर एक नई वैचारिक खोज विकसित की है जोकि प्रकाश की प्रतिक्रिया के लिए रेटिना में न्यूरॉन्स की क्षमता को बहाल करने के करीब एक कदम है। इन शोधकर्ताओं ने वायरलेस पावर ट्रांसमिशन और सी-मोस न्यूरॉन आईसी का उपयोग करके "रेटिना इमेज अधिग्रहण के लिए प्रोटोटाइप आईसी" विकसित की है।

ईन्जे विश्वविद्यालय दक्षिण कोरिया और राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी संस्थान, सुरथकल कर्नाटक, भारत ने कोरिया के नेशनल रिसर्च फाउंडेशन द्वारा समर्थित एम.औ.यू सहयोगी शैक्षिक और अनुसंधान कार्यक्रम के माध्यम से पिछले दो वर्षों से काम करने के बाद से अवधारणा को लागू और पूरा किया है।

इस समझौते के साथ, अनुसंधान समूह के प्रोफेसर हंजुंग सांग एवं एनआईटीके सुरथक्कल के प्रो. संदीप कुमार ने वायरलेस तरीके से संचालित उपकरणों और सीएमओएस न्यूरॉन आईसीएस का उपयोग करके रेटिना छवि अधिग्रहण पर एक नया शोध विकसित किया है। इस समझौते के साथ, ईसीई विभाग के अनुसंधान समूह के प्रोफेसर हंजुंग सांग एवं एनआईटी सुरथक्कल के प्रो. संदीप कुमार ने वायरलेस तरीके से संचालित उपकरणों और सीएमओएस न्यूरॉन आईसीएस का उपयोग करके रेटिना छवि अधिग्रहण पर एक नया शोध विकसित किया है। अनुसंधान समूह ने 04 सितंबर 2020 को “व्यवहारिक विज्ञान पत्रिका” में रेटिना छवि अधिग्रहण के लिए वायरलेस पावर डिवाइस और सी-मोस न्यूरॉन आईसीएस के बीच इंटरफेस पर एक वैचारिक जांच पर पहला लेख भी प्रकाशित किया है।

संकल्पना प्रमाण

आजकल, एक रेटिना कृत्रिम अंग ने वायरलेस ऊर्जा उपकरणों, जैसे आरएफ एंटीना और आरएफ आईसी कलेक्टर में नेत्रहीन लोगों के लिए छवि दृष्टि को बहाल करने के लिए एक बड़ी रुचि दिखाई है। हालांकि, ये वायरलेस पावर डिवाइस पारदर्शी कॉन्टैक्ट लेंस पर लगे होते हैं, इसलिए वे बिना किसी बाहरी लागत या बैटरी की लागत के वायरलेस दृष्टिकोण का उपयोग करके प्रत्यारोपित न्यूरॉन आईसी को सक्षम कर सकते हैं। छवि की दृष्टि रेटिना के आंतरिक कार्यों पर निर्भर करती है, जो फोटोरिसेप्टर प्रकाश के माध्यम से गैंगियन कोशिकाओं पर प्रतिक्रिया करती है। रेटिना की कई बीमारियां हैं, जैसे रेटिना डिजनरेशन (आरडी), रेटिनाइटिस पिगमेंटोसा (आरपी) और उम्र से संबंधित धब्बेदार अध: पतन (एएमडी),  जिनसे दुनिया भर के लाखों लोग प्रभावित हैं, जिससे अंधापन होता है। अंधेपन की स्पष्ट दृष्टि की रक्षा के लिए, हाल ही में जैविक सेंसर और टेलीमेट्री को एकीकृत करने के लिए आवश्यक प्रौद्योगिकियों का उपयोग किया जा रहा है। इसके अलावा, प्रयोगशाला रसायन विज्ञान या सुइयों की आवश्यकता के बिना अनुसंधान अध्ययन के लिए एक नया उपकरण / विधि प्रदान करने के लिए एक सक्रिय लेंस का उपयोग किया जा सकता है। यह आंकड़ा RF पॉवर डिवाइस और CMOS न्यूरॉन ICs के बीच वायरलेस इंटरफ़ेस लेआउट के बारे में प्रस्तावित विचार दिखाता है। तथ्य यह है कि एक संपर्क लेंस आरएफ वायरलेस वीडियो कैमरा से बाहरी आंख तक छवि जानकारी कैप्चर कर सकता है और एंटीना और आरएफ ऊर्जा कलेक्टर आईसी से गुजर सकता है। प्रकाश लेंस के रूप में संग्रह बल मानव आंख के भीतर नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं से संपर्क लेंस फोटोरिसेप्टर्स से चलता है, जहां रेटिना न्यूरॉन आईसी जैविक छवि अधिग्रहण के लिए चोटियों को पढ़ने की उचित मात्रा प्रदान करता है। बिंदीदार आकृति फोटोरिसेप्टर सिग्नल से मस्तिष्क तक प्रवाह प्रक्रिया को दिखाती है।

वायरलेस विद्युत उपकरणों और पूरक धातु ऑक्साइड सेमीकंडक्टर (CMOS) रेटिना न्यूरॉन एकीकृत सर्किट (आईसी) रेटिना छवि अधिग्रहण के बीच इंटरफेस में एक वैचारिक लेआउट

वायरलेस पावर ट्रांसफर और रेटिना इमेज अधिग्रहण के लिए CMOS न्यूरॉन आईसीएस के बीच इंटरफेस पर एक वैचारिक जांच पहली बार प्रस्तावित है। प्रस्तावित कार्यान्वयन में एक वायरलेस एंटीना, आरएफ पावर हारवेस्टर और रेटिना न्यूरॉन सर्किट शामिल हैं। ऑन-वेफर एंटीना और आरएफ पावर हार्वेस्टर आईसी को संपर्क लेंस पर रखा जा सकता है, जो रिटायरिंग सर्किट में फोटोरिसेप्टर को प्रकाश स्रोत वितरित करता है। संपर्क लेंस पर आंख के अंदर डिवाइस के बीच शक्ति और डेटा हस्तांतरण की ट्रांसमिशन विधि और इम्प्लांट डिवाइस मुख्य रूप से प्रकाश पर निर्भर करती है, जो रेटिना द्वारा छवि अधिग्रहण के लिए जानकारी का एक पैकेट वहन करती है। सुरक्षा मानकों को बनाए रखने के लिए, आरएफ टेलीमेट्री संपर्क लेंस पर नियोजित होती है, जहां एंटीना सर्किट को काटने के लिए आरएफ शक्ति वितरित करता है। काटने सर्किट एक कस्टम माइक्रो-लाइट-एमिटिंग डायोड (एलईडी-एलईडी) को डीसी शक्ति प्रदान करता है। एलईडी मुख्य रूप से प्रकाश उत्पादन और प्रसारण के लिए जिम्मेदार है। एक बार प्रकाश नाड़ीग्रन्थि, अमैक्रिन, द्विध्रुवी, क्षैतिज कोशिकाओं और फोटोरिसेप्टर से गुजरता है, यह अंततः फोटोरिसेप्टर को उत्तेजित करता है जो इसे विद्युत संकेतों में परिवर्तित करता है। ये फोटोरिसेप्टर उन संकेतों का उत्पादन करते हैं जो न्यूरॉन्स की एक मध्यवर्ती परत के माध्यम से नाड़ीग्रन्थि कोशिकाओं को प्रेषित होते हैं। अंत में, वे ऑप्टिक तंत्रिका और फिर मस्तिष्क को कार्रवाई की संभावनाओं के रूप में जानकारी का प्रचार करेंगे। ये एक्शन पोटेंशिअल न्यूरॉन्स रेटिना सर्किट द्वारा आउटपुट स्पाइक्स के रूप में उत्पन्न होते हैं।

संयुक्त अनुसंधान कार्यक्रम से विकसित प्रोटोटाइप पैक आईसी

इस शोध को बेसिक साइंस रिसर्च प्रोग्राम ने कोरिया के नेशनल रिसर्च फाउंडेशन (NRF) के माध्यम से शिक्षा, विज्ञान और प्रौद्योगिकी मंत्रालय (NRF-2019R1F1A1056937) द्वारा वित्त पोषित किया।