على مدى السنوات القليلة الماضية، كان العلماء يتطلعون إلى العرق باعتباره السبيل التالي للاختراق في الأجهزة القابلة للارتداء. حتى الآن، لم تشهد التكنولوجيا تسويقًا تجاريًا من شركات مثل Apple أو Samsung، لكن العمل مستمر. أحدث الأجهزة عبارة عن “ساعة ذكية تعمل بمستشعر العرق” قادرة على تحليل العرق بشكل مستمر للتعرف على المواد الكيميائية الموجودة في عرق الإنسان.
يمكن للساعة الذكية المعنية – التي طورها فريق في معهد فيزياء الحالة الصلبة في معاهد خفي للعلوم الفيزيائية التابعة للأكاديمية الصينية للعلوم – أن تقيس بدقة تركيز الأيونات المهمة مثل البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم. والجدير بالذكر أن الساعة ليست قادرة فقط على إجراء تحليل موثوق طويل المدى، ولكنها أيضًا قادرة على التقييم في الوقت الفعلي للأيونات المذكورة أعلاه.
ما أهمية تحليل العرق؟
يمكن للتحليل الصحيح لهذه الأيونات أن يكشف عن الكثير من المعلومات المهمة، خاصة بالنسبة للرياضيين. يمكن أن يساعد تقييم فقدان الأيونات من خلال العرق في التخطيط لاستراتيجيات استبدال السوائل والكهارل الشخصية. وهذا لا يساعد فقط في معالجة توازن الكهارل في الجسم، ولكن يمكن أن يساعد أيضًا في علاج التشنجات الناجمة عن الحرارة.
يعد النهج الشخصي مهمًا للغاية هنا لأن كل شخص يفقد كمية مختلفة من الصوديوم من خلال العرق اعتمادًا على التدريبات. يلعب الصوديوم دورًا حاسمًا في الحفاظ على توازن السوائل ونقل النبضات العصبية وحركات العضلات. من ناحية أخرى، يستحق فقدان البوتاسيوم أيضًا المراقبة، نظرًا لدوره في تنظيم توازن الرقم الهيدروجيني وضغط الدم وصحة القلب.
مستقبل الساعات الذكية قريب
تعتمد الساعة الذكية الموصوفة أعلاه على شريحة ميكروفلويديك، ومجموعة مستشعرات موحدة، ووحدة معالجة الإشارات. تتضمن الواجهة الصلبة المصممة للأجهزة القابلة للارتداء وحدات متعددة لاستشعار العرق تسمح بالتحليل المتزامن لأيونات متعددة.
الجانب الهندسي الواعد للساعة الذكية هو أنها تتضمن “مصفوفات استشعار مصنعة بكميات كبيرة”، والتي تتيح “مراقبة انتقائية للغاية” لأيونات الكالسيوم والبوتاسيوم والصوديوم. طول العمر هو جانب آخر يثير الأمل في التبني الشامل لهذا التطور التكنولوجي.
ويقول الفريق الذي يقف وراء المشروع: “يمكنه مراقبة الأيونات الثلاثة في العرق البشري باستمرار لأكثر من ستة أشهر، متجاوزًا استقرار العديد من أجهزة الاستشعار الأخرى التي تم الإبلاغ عنها”. تشير ورقة بحثية، تم نشرها في مجلة ACS Nano، إلى أن تصنيع المستشعر القابل للتطوير المعتمد لهذه الساعة الذكية سيكون بمثابة الأساس لتطوير أجهزة موثوقة يمكن ارتداؤها لاستشعار العرق في المستقبل.
ومن المثير للاهتمام أن هذا لن يكون التطوير الأول من نوعه، على الرغم من أنه أحد أكثر التطبيقات الواعدة. منذ ما يزيد قليلاً عن عام، قام الخبراء في المعهد الكوري للعلوم والتكنولوجيا بتطوير رقعة استشعار لاسلكية يمكن ارتداؤها لتحليل العرق بشكل مستمر. كما أدت هندستها البارعة إلى تقليل فرص الحصول على قراءات خاطئة من خلال نظام القنوات الذي يزيل باستمرار عينات العرق القديمة لصالح السوائل المفرزة حديثًا.
هناك سبب آخر يجعل تحليل العرق هو الإنجاز التالي الذي يمكن ارتداؤه، وهو تقييم محتوى اللاكتات، بالإضافة إلى الأيونات المعدنية. تعد مستويات اللاكتات واحدة من العلامات الأكثر موثوقية لقياس شدة التمرين والتنبؤ بإرهاق العضلات. قام فريق من جامعة طوكيو للعلوم مؤخرًا بتطوير مستشعر لاكتات العرق ميكروفلويديك الذي يتغلب على مشكلة فقاعة الهواء سيئة السمعة.
كما تمكن الخبراء في نفس المعهد من دمج جهاز استشعار بيولوجي للعرق قادر على قياس أيونات الكلوريد على مادة مصنوعة من القماش. في عام 2021، أبلغ العلماء في المعهد الكوري لعلوم المواد (KIMS) عن تطوير مستشعر آخر يمكن ارتداؤه يعتمد على العرق ويمكنه اكتشاف وجود المخدرات غير المشروعة في الجسم.
يقول الخبراء في هذا المجال لـ Digital Trends أن التقدم في مجال الموائع الدقيقة واعد جدًا. يعد التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) وسيلة أخرى يُنظر إليها أيضًا على أنها المستقبل، ولكن يبدو أن التنفيذ التجاري لا يزال على بعد بضع سنوات، ويرجع ذلك جزئيًا إلى العملية الطويلة للتحقق السريري والموافقات التنظيمية.