فراخوان همکاری برای «طراحی و توسعه برد بیوالکتریک دستگاه ارزیابی ترکیب بدنی»

به گزارش روابط‌عمومی بنیاد ملی علم ایران (INSF) ؛ براساس برنامه‌ریزی‌های صورت گرفته، بنیاد ملی علم ایران در راستای مأموریت‌گرا‌شدن پژوهش‌ها و حمایت از طرح‌های پژوهشی که به فناوری روز دنیا می‌پردازد و می‌تواند باری از دوش صنعتگران کشور بردارد، فراخوان‌هایی را با عنوان برنامه حمایت از پژوهش عمیق شرکت‌های دانش‌بنیان منتشر می‌کند. در این برنامه، نیاز‌های پژوهشی پرریسک شرکت‌های دانش‌بنیان، از طریق سامانه کایپر بنیاد ملی علم ایران به این نهاد اعلام می‌شود و پس از بررسی و داوری‌های لازم، فراخوان پژوهش‌های عمیق و پرریسک شرکت‌های دانش‌بنیان به پژوهشگران و محققان اعلام می‌شود.

«طراحی و توسعه برد بیوالکتریک دستگاه ارزیابی ترکیب بدنی» به عنوان اولین فراخوان در این برنامه، عنوان فراخوانی است که برای شرکت دانش‌بنیان متقاضی برد بیوالکتریک، منتشر می‌شود.

این شرکت به عنوان یک شرکت دانش‌بنیان تولیدی نوع ۲ و فعال در زمینه تربیت بدنی، علوم ورزشی و فیزیولوژی ورزشی، محصولاتی مانند دستگاه فوت مدیسنس، بررسی ساختار قامتی بدن (پاسچر)، تخته نیروسنج سه‌بعدی، اسکنر پا، عکس‌العمل در ۸ جهت، تعادل‌سنج ایستا، نرم‌افزار تندرستی و مشاوره ورزشی، نرم‌افزار استعدادیابی و بادی کامپوزیشن را تولید نموده است. همچنین، این شرکت موفق به تولید دستگاه ارزیابی ترکیب بدنی در بازه فرکانسی ۱ تا ۲۲۰ کیلوهرتز شده است و در حال حاضر در نظر دارد دستگاه ارزیابی ترکیب بدنی را توسعه دهد.

برد بیوالکتریک مورد استفاده در دستگاه ارزیابی ترکیب بدن، در فرکانس ۱ تا ۳۰۰۰ کیلوهرتز، سیگنال کنترل‌شده‌ای تولید می‌کند که از یک قسمت بدن، وارد و از قسمت دیگر خارج می‌شود، در این حال، مدار معادل بدن ترسیم می‌شود و امپدانس‌های بدست آمده در فرمول‌هایی جایگزین می‌شوند که هرکدام نمایانگر میزان یک ترکیب یا ماده خاصی در بدن هستند. انتظار می‌رود این دستگاه با تولید امواج الکتریکی و اندازه‌گیری امپدانس جریان در هنگام عبور از اندام‌ها در فرکانس‌های مختلف بتواند میزان عضله، میزان چربی، مایعات بدنی، مواد معدنی، بافت اسکلتی، تخمینی از تشخیص توده‌های سرطانی را اندازه‌گیری نماید.

ارزیابی ترکیب بدن با سیگنال‌ها و فرکانس‌های مختلف انجام می‌شود تا بتوان بافت‌های مختلف بدن را اندازه‌گیری کرد. هر چقدر که این فرکانس بالاتر برود نفوذ سیگنال به بافت‌های سخت بیشتر می‌شود و هر چقدر فرکانس پایین‌تر باشد نفوذ سیگنال به بافت‌های نرم بیشتر می‌شود؛ مثل آب و چربی. برای اندازه‌گیری آب و چربی در فرکانس‌های پایین، سیگنال‌ها ارسال و فرکانس دریافت می‌شود. قاعدتاً مشخص است فرکانسی که برای استخوان استفاده می‌شود باید خیلی بیشتر از فرکانسی باشد که برای ماهیچه‌ها استفاده می‌شود. همچنین مقاومت در برابر عبور جریان با میزان مایعات بافت مرتبط است و بافت چربی آب‌گریز و میزان مایعات آن کم و مقاومت بیشتری در برابر عبور جریان دارد؛ در حالی که بافت عضلانی، مایعات بالاتری داشته و مقاومت کمی در برابر عبور جریان دارد.

با اندا‌زه‌گیری معمول آب بدن در دستگاه ارزیابی ترکیب بدن می‌توان به درمان دیالیز، سوءتغذیه و درمان سرطان پرداخت که امکان تشخیص تغییرات غیرعادی توزیع مایعات ناشی از آسیب، پیری، چاقی و سایر عوامل را ایجاد می‌کند؛ همچنین با بررسی یکپارچگی سلولی در فرکانس ۵۰ کیلوهرتز می‌توان به آن مقدار رسید. در واقع مقادیر زاویه فاز، گواه دریافت ویتامین و مواد معدنی مناسب بیمار هستند. با توجه به بررسی‌های انجام شده، مقالات زیادی بر روی سرطان خصوصاَ سرطان سینه از روش بیوامپدانسی کار کردند و یافته‌های قابل تأییدی انتشار دادند.

رویکرد فناورانه در این دستگاه‌ها در سطح بین‌المللی، افزایش پروب‌ها در کف دست، کف پا و گیره و افزایش دامنه فرکانس‌های اندازه‌گیری در این دستگاه است، برد این دستگاه باید شامل ۱۰ پروب باشد که ۴+۱ ارسال‌کننده و ۴+۱ دریافت‌کننده دارد. ۴ ارسال‌کننده به کف دست‌ها و کف پا‌ها متصل می‌گردد و ۴ دریافت‌کننده نیز به همان قسمت‌ها متصل می‌گردد. یک دریافت‌کننده و ارسال‌کننده مجزا وجود دارد که از طریق آنالوگ سوئیچ ماتریس ۵ در ۵ فرستنده و ماتریس ۵ در ۵ گیرنده می‌سازد و از طریق این ماتریس امپدانس جزئی را بصورت جاروب اندازه‌گیری می‌کند.

بررسی مهم‌ترین چالش‌های این نیاز فناورانه

مهمترین چالش این طرح، طراحی بردی است که بتواند اندازه‌گیری بسیار دقیق امپدانس را با کمترین نویز، از ۲۲۰ تا ۳۰۰۰ کیلوهرتز انجام دهد. همچنین محاسبه و ایجاد فرمول‌ها و معادلات رگرسیونی پیش‌بینی‌‎کننده برای اینکه بتواند با دقت بالا مقادیر بیان شده در هدف طرح را هم در کل بدن و هم به تفکیک اندام‌ها محاسبه کند، اهمیت دارند. در نهایت با توجه به دیتاست موجود (۲۰ هزار داده) در شرکت متقاضی، متشکل از جنسیت، وزن، قد، امپدانس اندازه‌گیری شده و مقادیر توده بدنی می‌توان عملکرد دستگاه را ارزیابی نمود. در واقع صحت‌سنجی نتایج به روال زیر صورت می‌گیرد:

۱- هنگامی که برد سخت‌افزاری آماده شد، اندازه گیری امپدانس و مقایسه با دستگاه مرجع صورت می‌گیرد و ناظر ضریب همبستگی نتایج را در چند نوبت اندازه گیری می‌کند. یک نوبت در زمانی که ۲۰۰ نفر اندازه‌گیری شدند، نوبت دیگر وقتی تعداد آزمودنی‌ها به ۲ هزار نفر رسید و نهایتاً وقتی ۲۰ هزار نفر اندازه‌گیری شدند. در هر مرحله بازخورد داده می‌شود و در صورت تصحیح و رضایت، ادامه اندازه‌گیری‌ها صورت می‌پذیرد. اگر قابل قبول نبود در هر مرحله، بخش فنی بایستی آنقدر کیفیت برد دستگاه را بالا ببرد تا ضریب همبستگی را برآورده سازد.

۲- وقتی داده‌کاو معادلات را ارائه کرد، ناظر، امپدانس‌های محاسبه شده در برد ساخته شده را وارد فرمول‌های پیشنهادی داده کاو کرده و نتایج حاصله را (میزان ترکیبات مختلف بدن همچون چربی، عضلات، مایعات و…) با نتایج محاسبه شده ترکیبات بدنی با دستگاه مرجع مقایسه کرده و میزان همبستگی آن را بدست می‌آورد. اگر مورد قبول بود تأیید می‌دهد و در غیر این‌صورت این کار بایستی توسط داده‌کاو تا زمانی تکرار شود که رضایت ناظر را در ضریب همبستگی کسب کند.

روایی و پایایی‌سنجی این دستگاه با استاندارد طلایی آن از الزامات این پروژه تحقیقاتی است و در نهایت در حوزه‌های زیر کاربردی خواهد بود:

۱- حوزه بهداشت و سلامت (بیماران سرطانی، دیابتی، بیماران دارای چاقی و اضافه وزن)

۲- ورزشکاران حرفه‌ای و باشگاه ورزشی (بررسی اثر بخشی تمرینات ورزشی بر توده عضلانی و چربی، وزن‌ایده‌آل)

۳- کلینیک پزشکی ورزشی و متخصصان تغذیه (برای ارزیابی و مشاوره دقیق به افراد عادی مراجعه‌کننده)

لازم به یادآوری است که علاقه‌مندان و متقاضیان می‌توانند در این لینک، اطلاعات بیشتری درباره این موضوع تحقیقاتی کسب کنند.

گام‌های تحقیقاتی و الزامات طرح

۱. بررسی مدارات و الزامات طراحی برد فرکانس بالا (۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ کیلوهرتز)

o اندازه‌گیری دقیق امپدانس در فرکانس‌های بالا با حداکثر خطای ۱ اهم (خطا‌های بیرونی)

o زمان محاسبه امپدانس برای هر جز کمتر از ۱ ثانیه باشد.

۲. طراحی و برنامه‌نویسی بٌرد PCB با حداقل میزان نویز

o مدار تغذیه برد به گون‌های ایزوله باشد که با اتصال برد‌های دیگر مانند بٌرد ترازو یا مادر، نویزی به بٌرد وارد نشود.

۳. برنامه‌نویسی سامانه نرم‌افزاری نمایش‌دهنده ترکیب بدن

۴. جمع‌آوری و تحلیل داده (معادلات غیرخطی)

۵. بررسی عملکرد بٌرد، صحت‌سنجی و رفع عیوب احتمالی

۶. ساخت و مونتاژ دستگاه ارزیابی ترکیب بدن

۷. أخذ تأییدیه روایی و پایایی

خروجی تحقیق

• دستگاه ارزیابی بدن با قابلیت اندازه‌گیری دامنه فرکانس برد (۱ تا ۳۰۰۰ کیلوهرتز) با هدف اندازه‌گیری پارامتر‌های مرتبط با سلامت و حذف نویز با توجه به افزایش فرکانس اعمالی

راهکار‌های غیرجذاب

• طراحی سخت‌افزار بزرگ با هزینه و مصرف بالا

• برد دارای نویز نرم‌افزاری برای سیگنال‌های اندازه‌گیری شده

• سرعت و دقت اندازه‌گیری با خطای بیش از ۱۰ درصد

تسهیم مالکیت مادی معنوی

• مالکیت معنوی: مجری در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و متقاضی در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینار‌ها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.

• مالکیت منافع مادی: با توجه به مدل کسب‌وکار شرکت متقاضی، منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری قابل اشتراک بین متقاضی و مجری می‌باشد.

نحوه پذیرش

رقابتی: از بین پروپوزال‌های دریافتی، پروپوزالی که شرایط زیر را داشته باشند در اولویت خواهد بود.

۱- ترکیب متخصصین تیم پیشنهاد شده مرتبط باشد.

۲- افراد پیشنهاد شده، دارای سابقه پژوهشی و فنی در آن موضوع باشند.

۳- زمان‌بندی اجرایی (حداکثر ۲۴ ماه)، هزینه و شرح خدمات، متناسب و مرتبط با پژوهش مورد تقاضا باشد.

۴- تیم پیشنهاد دهنده، زیرساخت انجام پژوهش اعم از آزمایشگاه و کارگاه را داشته باشند.

۵- پروپوزال طبق فرمت پیشنهادی بنیاد، تهیه و ارسال شده باشد.

هزینه‌های قابل قبول در انجام طرح

- حق‌التحقیق نیروی انسانی

- مواد مصرفی و آزمایشگاهی

- خدمات

در ادامه، شرایط پذیرش پروپوزال و میزان سقف حمایتی از انجام پژوهش این فراخوان شرح داده شده است:

شرایط پیشنهاد دهنده پروپوزال

- پژوهشگر اصلی تیم باید عضو هیئت علمی یکی از دانشگاه‌ها و مؤسسات آموزش عالی کشور باشد.

- از پروپوزال‌هایی که در قالب رساله دکتری و طرح پسادکتری تعریف شوند حمایت فوق‌العاده می‌شود.

سقف حمایت

پژوهش پیشنهاد شده تا سقف ۸۰ درصد (تا ۲۰ میلیارد ریال) توسط بنیاد ملی علم ایران حمایت خواهد شد. بدیهی است که بقیه هزینه‌های پژوهش باید توسط شرکت متقاضی تأمین شود.

گام تکمیلی

- پس از دریافت پروپوزال از طریق سامانه، ارزیابی انجام گرفته و در صورت کسب امتیاز بالا، تیم برگزیده جهت مذاکره با بنیاد و شرکت متقاضی دعوت خواهد شد.

لازم به ذکر است که علاقه‌مندان برای شرکت در این فراخوان تا ۳۱ شهریورماه فرصت دارند تا پروپوزال‌های خود را در اینجا بارگذاری نمایند.

علاقمندان می‌توانند اخبار و رویدادهای صندوق را در شبکه های اجتماعی زیر دنبال کنند:

کانال بنیاد ملی علم ایران در بله: https://ble.ir/insf_pr
کانال بنیاد ملی علم ایران در تلگرام: https://t.me/insf_pr
صفحه بنیاد ملی علم ایران در اینستاگرام