طور المهندسون في جامعة كاليفورنيا سان دييغو لفافة إلكترونية للأصابع، تراقب مستويات المؤشرات الصحية المهمة -مثل الغلوكوز والفيتامينات وحتى الأدوية- باستخدام العَرَق البشري فقط، وفقاً لما ذكرته الجامعة في بيان نقلته شبكة «فوكس نيوز».
ووفق التقرير، فإن الابتكار القابل للارتداء سهل مثل ارتداء ضمادة لاصقة.
وقال الدكتور جوزيف وانغ -وهو أستاذ في قسم الهندسة الكيميائية والنانوية في عائلة أيسو يوفينغ لي في جامعة كاليفورنيا سان دييغو- لـ«فوكس نيوز»: «هذا هو أول عرض لمنصة كاملة للعرق (الاستخراج والاستشعار) من دون كهرباء، والتي تمكن من المراقبة غير الجراحية لكثير من المؤشرات الحيوية لدعم مجموعة واسعة من السيناريوهات العملية في مراقبة الرعاية الصحية الشخصية وإدارة العافية».
ويمكن أن يُلَفَّ الجهاز القابل للارتداء بشكل مريح حول الإصبع، ويستمد قوته من عرق أطراف الإصبع، وفقاً للباحثين.
وحسب البيان، فإن أطراف الأصابع -على الرغم من صغر حجمها- تعد من أكثر مناطق الجسم إنتاجاً للعرق؛ حيث تحتوي كل منها على أكثر من ألف غدة عرقية.
وتم تصنيع الجهاز من مكونات إلكترونية، وطباعته على مادة بوليمرية رقيقة ومرنة وقابلة للتمدد.
وأوضح الباحثون أنه يتوافق مع الإصبع، وهو «متين بما يكفي لتحمل الانحناء والتمدد والحركة المتكررة».
وأشار وانغ إلى أن الجهاز يعتمد على تكامل رائع بين مكونات حصاد الطاقة وتخزينها، مع أجهزة استشعار حيوية متعددة في قناة دقيقة سائلة، جنباً إلى جنب مع وحدة التحكم الإلكترونية المقابلة، وكل ذلك عند أطراف الأصابع.
الصحة في متناول «إصبعك»
وفقاً لفريق البحث، أثبتت لفافة الأصابع فعاليتها في تجارب الدراسة.
وقال الدكتور شيشاو دينغ، الباحث المشارك في الدراسة، والباحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مجموعة أبحاث وانغ في كلية الهندسة بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، لشبكة «فوكس نيوز»: «تعمل الشبكة الصغيرة القابلة للارتداء على أطراف الأصابع تلقائياً بعد ارتدائها على الإصبع».
وقد ارتدى المشاركون الجهاز على أطراف الأصابع خلال أداء الأنشطة اليومية، مثل العمل على المكتب، والمشي، والأكل، والنوم، لتقييم الأداء في الوقت الفعلي لأجهزة الاستشعار ونظام حصاد الطاقة.
وأضاف دينغ أنه يمكن مراقبة مستويات المؤشرات الحيوية تلقائياً من العرق لتتبع الصحة عند الطلب.
وفقاً للباحثين، يمكن أن تنتج غدد أطراف الأصابع عرقاً أكثر من مائة مرة إلى ألف، من معظم مناطق الجسم الأخرى، حتى خلال الراحة.
وأوضحوا أن «هذا التسرب المستمر من العرق الطبيعي -دون أي محفزات أو نشاط بدني- يوفر مصدراً موثوقاً للطاقة، ويزود الجهاز بالوقود حتى أثناء فترات الخمول أو النوم».
وأضاف دينغ: «الطاقة المستقلة والاستشعار والعلاج في جهاز واحد؛ هذا هو الهدف النهائي».
ماذا في المستقبل؟
بالنظر إلى المستقبل، يخطط الباحثون لتحسين أداء الجهاز بتقنيات إضافية لحصاد الطاقة.
وقال دينغ إن هذه التقنيات قد تتضمن توليد الطاقة الميكانيكية من الحركة البشرية، مثل حركات الأصابع الشائعة، مثل النقر أو الكتابة.
وأشار إلى أن الباحثين يعملون على تحسين تصميم الدائرة والبطارية ووحدات الاستشعار منخفضة الطاقة، ونقل البيانات لتحسين عمر الجهاز واستقراره ووظائفه، مما سيساعد في ضمان التوازن المستدام بين توليد الطاقة واستهلاكها.
وأضاف: «يعمل الباحثون على تطوير نظام حلقة مغلقة لا يراقب المؤشرات الحيوية فحسب؛ بل يدير أيضاً العلاجات بناءً على البيانات التي تم جمعها».
على سبيل المثال، في حالة مرض السكري، يمكن لمثل هذا الجهاز مراقبة مستويات الغلوكوز باستمرار، وتوصيل الإنسولين تلقائياً حسب الحاجة، ثم تقييم فعالية العلاج من خلال مراقبة مستويات المؤشرات الحيوية بشكل أكبر.
ابتكار رائد
لم يشارك الدكتور سوكهيون شون تشوي -وهو أستاذ بقسم الهندسة الكهربائية والحاسوبية في جامعة بينغهامبتون في نيويورك- في تطوير الجهاز، ولكنه علَّق على إمكاناته.
وأشار تشوي -المتخصص في تطوير تقنيات الاستشعار الحيوي والطاقة الحيوية، بما في ذلك أجهزة الاستشعار الحيوي ذاتية التشغيل وغيرها من الحلول لمراقبة الصحة الشخصية- إلى أن التكنولوجيا القابلة للارتداء قطعت خطوات كبيرة.
وقال لـ«فوكس نيوز»: «ومع ذلك، فإن تحقيق الاستقلال الحقيقي في مجال الطاقة -حيث تكون الأجهزة مستقلة ودائمة التشغيل- لا يزال يشكل تحدياً كبيراً».
وأشار تشوي إلى أن الأجهزة القابلة للارتداء الحالية تعتمد على البطاريات أو أجهزة تخزين الطاقة الأخرى، والتي تفرض قيوداً «بسبب حجمها وسعتها المحدودة من الطاقة».
وأكد أن لفافة الإصبع «ثورية» من حيث توليد الطاقة البسيطة ومراقبة الصحة.
