على مدى العامين الماضيين، يبدو أن قطاع الأجهزة القابلة للارتداء ــ الساعات الذكية وأساور اللياقة البدنية ــ أصبح راكدا في تقديم قدرات الاستشعار البيولوجي الأحدث. صحيح أن الهندسة في شكلها المصغر ليست بالأمر السهل، ولكن في الوقت نفسه، شهدنا بعض التطورات المذهلة التي تستهدف الأجهزة القابلة للارتداء.
وقد جاء آخر ابتكار من خبراء جامعة نانيانغ للتكنولوجيا في سنغافورة. فقد طور الفريق ضمادة تشبه الضمادة اللاصقة، قادرة على تحليل العرق والعثور على المؤشرات الحيوية. وفي مجال الموائع الدقيقة، يُنظر إلى العرق باعتباره منجمًا ذهبيًا لبيانات الاستشعار الصحي والطريق العظيم القادم للتكنولوجيا القابلة للارتداء.
في ورقة بحثية نُشرت في مجلة Analytical Chemistry، وصف الفريق فيلمًا قائمًا على مادة هيدروجيل مع حاويات كيميائية منفصلة لتحديد مستويات اللاكتات واليوريا والجلوكوز في العرق. الطريقة غير جراحية تمامًا، مما يعني تحليل جميع البيانات من العرق الذي يظهر على الجلد بعد أي شكل من أشكال التمرين.
تتضمن الضمادة ليزرًا صغيرًا، وهو قلب المستشعر. يتم لف هذا التجميع بقطرات صغيرة من الكريستال السائل، مما يساعد في التحكم في كيفية عمل الليزر. ثم يتم وضع هذه القطرات المملوءة بالليزر على مادة ناعمة تشبه الهلام تسمى هيدروجيل، وهو ما يجعل الرقعة مرنة ومريحة للارتداء.
يزعم الفريق أن هذا هو أول جهاز استشعار يمكن ارتداؤه من نوعه يمكنه اكتشاف وقياس العديد من المواد الكيميائية الموجودة في العرق بدقة لا تصدق. وما يميز هذا الجهاز هو قدرته على التقاط مجموعة واسعة من هذه المواد الكيميائية، من كميات ضئيلة للغاية إلى تركيزات أكبر بكثير.
عند وضعه على الجلد، يستخدم الضوء المنبعث من الليزر للكشف عن مواد أو مركبات كيميائية معينة في الجسم وقياسها. في هذه الحالة، تكون المؤشرات الحيوية هي اليوريا والجلوكوز واللاكتات. والجزء الأفضل هو أن هذه الرقعة يمكنها تقديم نتائج التحليل في بضع دقائق فقط، مما يوفر على المستخدمين عناء زيارة العيادة أو التعامل مع الآلات الضخمة.
وهنا الجزء الأفضل. كل ما عليك فعله هو تسليط الضوء على الضمادة، وسيقوم الهاتف الذكي بإجراء التحليل. واعتمد الفريق على تطبيق لقراءة بيانات تقلب الضوء وتفسيرها. ويقول الفريق: “في التجارب الحية، نجحت الضمادة في التقاط التقلبات الطفيفة في مستويات الجلوكوز واللاكتات واليوريا في العرق حتى 0.001 مليمتر (مم)، وهو أفضل 100 مرة من التكنولوجيا المماثلة الحالية”.
“يمثل ابتكارنا طريقة غير جراحية وسريعة وفعالة لمرضى السكري لمراقبة صحتهم. من خلال الجمع بين الليزر الدقيق وفيلم هيدروجيل ناعم، أثبتنا جدوى استخدام الليزر القابل للارتداء لتوفير تجربة مراقبة صحية أكثر متعة للمرضى”، كما أوضح البروفيسور تشين يو تشنغ من كلية الهندسة الكهربائية والإلكترونية (EEE) بالمؤسسة.
من بين المؤشرات الحيوية المذكورة أعلاه، يعد الجلوكوز حاليًا هدفًا ساخنًا لشركات عملاقة مثل Apple وSamsung. ومع ذلك، لم تتقن أي من الشركتين تقنية تحليل الجلوكوز المستندة إلى الساعة الذكية حتى الآن، وقد يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن نراها في السوق. السباق متقارب، ويستحق ذلك بجدارة.
في الوقت الحالي، يتطلب تحليل نسبة الجلوكوز في الدم في المنزل وخز الجلد واستخراج قطرة منه للتحليل الكيميائي. وهو إجراء جراحي، ولا يرتاح إليه الجميع. وهذا يفسر أيضًا سبب قيام العديد من الفرق بالبحث عن طرق لتحليل مستويات الجلوكوز في الدم باستخدام مصابيح LED، من النوع الذي نراه في أجهزة الاستشعار الحيوية في الساعات الذكية.
إن الجلد المرن الذي طوره فريق جامعة نوتنغهام ترنت هو خطوة في الاتجاه الصحيح. فهو حل منخفض التكلفة ويمكن التخلص منه، ووفقًا لورقة البحث، “يمكن توسيع نطاق الجزيئات الحيوية القابلة للكشف، مثل الأدوية التي تفرز في العرق والمواد الكيميائية المرضية وغيرها”.
في سياق تحقيق الساعات الذكية لقدرات مماثلة، حسنًا، هذا الحل أشبه بحل مؤقت. سألت الفريق الذي يقف وراء رقعة الاستشعار الحيوي، وأخبروني أنه لا يمكن دمجها في شكل ساعة ذكية أو سوار لياقة بدنية. هذا له علاقة أساسية بنموذج الاستشعار المعني.
“نظرًا لأن المستشعر المطوَّر غير قابل لإعادة الاستخدام حاليًا، فهو غير مناسب للتثبيت على ساعة ذكية، خاصة وأن التكنولوجيا تعتمد على المواد الكيميائية. الأجهزة القابلة للارتداء مناسبة في الغالب للإشارات الفيزيائية مثل ضربات القلب والضغط وما إلى ذلك، حيث لا تتطلب هذه الإشارات سائلًا للقياسات”، وفقًا لخبراء جامعة نوتنغهام تريندز.
ولكن بغض النظر عما إذا كان بوسعنا دمج هذه الرقعة مع ساعة ذكية، فهناك إمكانات هائلة هنا. فلماذا لا ننظر إليها باعتبارها منتجًا من فئتها الخاصة؟ تقدم العديد من العلامات التجارية، مثل Ultrahuman، بالفعل رقعة جلدية مزودة بأجهزة استشعار لمراقبة الصحة أثناء الاتصال بالهاتف.
وهناك أيضًا جانب التنوع. فالرقعة الذكية التي طورها فريق جامعة نوتنغهام ترنت تستطيع بالفعل اكتشاف فئتين إضافيتين من الجزيئات الحيوية: اللاكتات واليوريا. وعلاوة على ذلك، من خلال تغيير قطرات البلورات السائلة الكوليسترولية في فيلم الهيدروجيل، تستطيع الرقعة اكتشاف المزيد من الجزيئات الحيوية.
خذ على سبيل المثال اليوريا. هناك ارتباط قوي بين مستويات اليوريا في العرق ومشاكل مرتبطة بمرض السكري، كما أنها تشير إلى مشاكل الكلى. ومن المثير للاهتمام أن ورقة بحثية نشرت في مجلة Physiological Measurement توضح نهجًا لقياس مستوى اليوريا في العرق باستخدام مستشعر للضوء، يشبه إلى حد ما الساعات الذكية.
بعد ذلك، لدينا مستويات اللاكتات. قد يكون تحليل مستويات اللاكتات بمثابة هبة من السماء للرياضيين، حيث تُستخدم هذه المادة الكيميائية الموجودة في العرق لقياس شدة التدريبات والأداء الرياضي. ومن المثير للاهتمام، كما توضح هذه الورقة البحثية في التقارير العلمية، أنه من الممكن إجراء تحليل مستمر غير جراحي لمستويات اللاكتات في العرق باستخدام جهاز استشعار بيولوجي مخصص.
كما تم تطوير رقعة غير جراحية تعتمد على الأقطاب الكهربائية والبشرة. وتؤكد العديد من الأبحاث أننا على أعتاب قفزة أخرى في مجال الاستشعار الحيوي القابل للارتداء.
كل ما نحتاجه هو علامة تجارية راغبة في تجربة فئة جديدة من المنتجات أو البناء على الأبحاث التي تندرج ضمن مجالها الهندسي للساعات الذكية والأساور. وبالطبع، يجب أن تكون أخلاقية أثناء القيام بذلك، على عكس الجحيم الذي أطلقته دعوى قضائية قبيحة بين أبل وماسيمو بشأن التكنولوجيا القابلة للارتداء الحاصلة على براءة اختراع والتي أدت إلى حظر ساعات أبل.