لاصقة بالإصبع تراقب الحالة الصحية

طوّر فريق من المهندسين في جامعة كاليفورنيا سان دييغو الأميركية، لاصقة إلكترونية تُلف حول الأصابع لمراقبة مستويات المواد الكيميائية الحيوية بالجسم البشري، كالجلوكوز والفيتامينات، وحتى الأدوية التي نتناولها للعلاج.

وأفادت نتائج دراستهم المنشورة، الثلاثاء، في دورية «نيتشر إلكترونيكس» بأن اللاصقة القابلة للارتداء تعمل على تحليل العرق ولديها القدرة على جعل مراقبة الصحة للجسم البشري عملية مستمرة وسهلة مثل ارتداء ضمادة لاصقة مخصصة لشفاء الجروح.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة شيتشاو دينج، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في كلية الهندسة بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، في بيان صحافي منشور الثلاثاء: «هذا هو مراقب الصحة التلقائي، ولقد أصبح الآن في متناول يدك. يمكنك أن ترتديه وأنت مستريح أو نائم، وسيكون لا يزال قادراً على حصاد الطاقة التي يحتاج إليها ليواصل العمل وتتبع مستويات المؤشرات الحيوية». ويستمد الجهاز، الذي يلتف بشكل مريح حول الإصبع، الطاقة من مصدر غير متوقع؛ عرق أطراف الأصابع.

ووفق الدراسة، تعد أطراف الأصابع، على الرغم من صغر حجمها، من أكثر مناطق الجسم إنتاجاً للعرق، حيث تحتوي كل منها على أكثر من ألف غدة عرقية. يمكن لهذه الغدد أن تنتج عرقاً أكثر من 100 إلى 1000 مرة من معظم مناطق الجسم الأخرى، وحتى في أثناء الراحة. فإن هذا الرذاذ المستمر من العرق الطبيعي - دون أي محفزات أو نشاط بدني - يوفر مصدراً موثوقاً للطاقة، ويزود الجهاز بالطاقة حتى أثناء فترات الخمول أو النوم.

جدير بالذكر أن الجهاز مصنوع من عدة مكونات إلكترونية مطبوعة على مادة بوليمرية رقيقة ومرنة وقابلة للتمدد. ويتيح تصميمه له التكيف مع الإصبع مع كونه متيناً بما يكفي لتحمل الانحناء والتمدد والحركة المتكررة.

وهو ما علق عليه جوزيف وانج، الأستاذ في قسم الهندسة الكيميائية بجامعة كاليفورنيا في سان دييغو، وأحد باحثي الدراسة: «إنها تعتمد على تكامل رائع بين مكونات حصاد الطاقة وتخزينها، مع أجهزة استشعار حيوية متعددة عبر قناة دقيقة، إلى جانب وحدة التحكم الإلكترونية المقابلة، وكلها مدمجة في أطراف الأصابع».

ووفق الدراسة، فإن العنصر الأساسي في تشغيل هذه اللاصقة هو خلايا الوقود الحيوي التي توضع حيث يلامس الجهاز أطراف الأصابع. وقد تم تصميم هذه الخلايا خصيصاً لجمع وتحويل المواد الكيميائية في العرق إلى كهرباء بكفاءة.

ويتم تخزين هذه الكهرباء في زوج من البطاريات القابلة للتمدد المصنوعة من كلوريد الفضة والزنك، التي تعمل على تشغيل مجموعة من أجهزة الاستشعار - أربعة في المجموع - وكل منها مكلف بمراقبة مؤشر حيوي محدد: الجلوكوز، وفيتامين سي، واللاكتات، وليفودوبا، وهو عقار يستخدم لعلاج مرض باركنسون.

وبينما يفرز العرق عبر قنوات دقيقة من الورق إلى هذه المستشعرات، يحلل الجهاز مستويات المؤشرات الحيوية، وكل ذلك في حين يستمد الطاقة التي يحتاج إليها من العرق.

كما تعالج شريحة صغيرة الإشارات من المستشعرات وتنقل البيانات لاسلكياً عبر تقنية البلوتوث منخفض الطاقة إلى تطبيق مصمم خصيصاً للهاتف الذكي أو الكمبيوتر المحمول.

في الاختبارات، ارتدى أحد المشاركين الجهاز طوال اليوم لتتبع مستويات الجلوكوز أثناء الوجبات، ومستويات اللاكتات أثناء العمل المكتبي والتمارين الرياضية، ومستويات فيتامين سي أثناء شرب عصير البرتقال، ومستويات عقار ليفودوبا بعد تناوله.

يقول دينج، والمؤلفة المشاركة الأولى في الدراسة تاموغنا ساها، إن هذه اللاصقة يمكن تخصيصها لتلبية الاحتياجات الصحية الفردية من خلال اكتشاف مجموعات مختلفة من المؤشرات الحيوية.

ويعمل الباحثون الآن على تطوير نظام لحلقة مغلقة لا يراقب المؤشرات الحيوية فحسب، بل يدير أيضاً مسألة تناول العلاجات المختلفة بناءً على البيانات التي يتم جمعها. على سبيل المثال، في حالة مرض السكري، يمكن لمثل هذا الجهاز مراقبة مستويات الجلوكوز باستمرار وتوصيل الأنسولين تلقائياً حسب الحاجة، ثم تقييم فاعلية العلاج من خلال مراقبة مستويات المؤشرات الحيوية بشكل أكبر. وهو ما شدد عليه دينج بقوله: «القوة المستقلة والقدرة على الاستشعار الدقيق والعلاج في جهاز واحد، هذا هو هدفنا النهائي».