هل أنت في حاجة إلى جهاز قياس السكر؟ قد يكون هاتفك هو الحل قريبًا

من بوصلة الهاتف إلى جهاز قياس السكر

غالبًا ما تكون مراقبة المقاييس الصحية مثل مستويات الجلوكوز مطلوبة في العديد من الحالات الصحية. يتطلب هذا عادةً اختبارات معملية أو أجهزة طبية مخصصة باهظة الثمن.

قد يتغير هذا بفضل إعادة استخدام أجزاء من الهاتف الذكي المنتشر الآن في كل مكان، وفقًا لورقة علمية نشرها باحثون في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في بولدر بالولايات المتحدة الأمريكية، بعنوان "القياس الكمي عالي الحساسية للتحليلات السائلة باستخدام بوصلة الهاتف الذكي."

لقد اكتشفوا طريقة لإعادة استخدام البوصلة المغناطيسية المدمجة في الهاتف الذكي وتحويلها إلى جهاز طبي قادر على قياس الجلوكوز أو الرقم الهيدروجيني.

ويعتمد هذا التعديل المبتكر للهاتف الذكي على الهيدروجيل، وهي مادة مسامية تنتفخ عند غمرها في الماء. ابتكر الباحثون مارك فيريس وغاري زابو هيدروجيل بتصميم مخصص يحتوي على جزيئات مغناطيسية صغيرة مدمجة فيه.

تم تصميم هذا الهيدروجيل بحيث يتفاعل مع التغيرات في تركيز الجلوكوز أو الرقم الهيدروجيني (الحموضة) عن طريق الانكماش أو التوسع. تم ذلك عن طريق إنشاء طبقتين من الهيدروجيل، يتغير حجم كل منهما بمعدل مختلف استجابةً لدرجة الحموضة أو الجلوكوز.

يؤدي هذا التغيير في الحجم إلى تحريك الجزيئات المغناطيسية بالقرب أو بعيدًا عن بوصلة الهاتف، وهو ما يمكن قياسه بسهولة بواسطة الهاتف.

المصدر نيست

يعد كل من الجلوكوز ودرجة الحموضة من المقاييس المهمة في مجموعة واسعة من الأمراض، بما في ذلك مرض السكري. حققت هذه الطريقة حساسية مثيرة للإعجاب، مع الكشف عن تغييرات منخفضة تصل إلى بضعة أجزاء من المليون من المول (الوحدة العلمية لعدد معين من الذرات أو الجزيئات في المادة)، وهو أقل بكثير من الدقة المطلوبة للتشخيص السليم.

يمكن وضع الهيدروجيل على اتصال بالهاتف الذكي من خلال مشبك بلاستيكي بسيط، ويمكن قياس تغير المجال المغناطيسي من خلال تطبيق بسيط. ويمكن أن يكون المشبك البلاستيكي كذلك 3D المطبوعة.

المصدر الطبيعة

المزايا الرئيسية لأجهزة قياس السكر بالهاتف

في حد ذاتها، لا توفر طريقة القياس هذه قياسًا أكثر دقة من الناحية الفنية للجلوكوز أو الرقم الهيدروجيني. لكنه يجلب بعض المزايا الرئيسية:

• التكاليف: مع توافر الهواتف الذكية بالفعل، تنتفي الحاجة إلى جهاز طبي مخصص.
  • بالإضافة إلى ذلك، فإن الهلاميات المائية مثل تلك المستخدمة هنا غير مكلفة وسهلة التصنيع على نطاق واسع. وهذا من شأنه أن يبقي تكلفة "الخرطوشة" لقياس الجلوكوز منخفضة. وقدر الباحث تكاليف مشغلات الهيدروجيل لقياس الجلوكوز بـ 0.16 دولار ودرجة الحموضة بـ 0.03 دولار.
• كما أنه لا يتطلب مصدر طاقة آخر، مما يجعله أداة قياس مثالية في أي موقف، من المنزل إلى المكتب، إلخ.
• وبما أن الهواتف الذكية مجهزة بالفعل بإمكانية الاتصال، فيمكنها توصيل البيانات الطبية مباشرة إلى الأطباء أو أحد التطبيقات الصحية، مما يوفر بيانات مباشرة إلى أنظمة الصحة الرقمية دون أي تكاليف إضافية.
• يمكن أن تسمح الحساسية الشديدة للطريقة باستخدام عينة صغيرة جدًا، مما يجعل طريقة القياس أقل تدخلاً.

وإجمالاً، يمكن أن يؤدي هذا إلى تغيير جذري في الحياة اليومية لملايين المرضى، مع تحسين المراقبة وجودة البيانات الرقمية حول المقاييس الصحية الرئيسية.

المصدر Unsplash

ما هي الخطوة التالية؟

اللائحة

ويجب تحويل هذا الابتكار إلى طريقة سهلة الاستخدام لقياس نسبة السكر في الدم، والتي سوف تحتاج إلى اختبارها من قبل المتخصصين الطبيين والتحقق من صحتها من قبل وكالات السلامة الصحية مثل إدارة الغذاء والدواء.

في حين أن هذا قد يكون سؤالًا تنظيميًا أكثر من كونه سؤالًا تقنيًا، إلا أنه من المحتمل أن يتطلب الوقت والمال.

سيلزم أيضًا تطوير برنامج مخصص وتطبيق مريح متوافق قادر على تحويل القياس المغناطيسي إلى قياس الجلوكوز والتحقق من صحته بشكل متساوٍ من قبل الأطباء والهيئات التنظيمية.

المصدر Unsplash

وأخيرًا، يجب أن تتم أي مشاركة للبيانات الطبية بطريقة تضمن تخزينًا آمنًا وسريًا لهذه البيانات. أي تكامل مع تطبيقات المراقبة الصحية الأخرى أو التواصل مع المتخصصين في الرعاية الصحية سيواجه نفس المتطلبات.

المزيد من القياسات الصحية

تم استخدام الجلوكوز ودرجة الحموضة في هذه الدراسة كدليل على المفهوم من قبل الباحثين، ولكن يمكن قياس العديد من المقاييس البيولوجية الأخرى بنفس الطريقة.

على سبيل المثال، تعني الحساسية العالية للغاية أنه يمكن أيضًا قياس الجلوكوز في اللعاب، وهو أقل تركيزًا بكثير منه في الدم. إلى جانب سهولة استخدام الهاتف الذكي، فإن هذا من شأنه أن يجعل القياس أقل تدخلاً بكثير من أي جهاز قياس السكر الحالي.

ويمكن أيضًا استخدام هذه الطريقة مع جزيئات أخرى.

على سبيل المثال، عادة ما يتم قياس الهستامين عن طريق التحليل المختبري المتطور ويتطلب جمع البول على مدار 24 ساعة، ولكن يمكن قياسه في المنزل من خلال طريقته الجديدة.

يمكن استخدام هذا أيضًا مع تركيبة هيدروجيل مخصصة تشتمل على مجموعات ربط التحليلات. وهذا يمكن أن يجعل الهيدروجيل يتفاعل مع الأهداف ذات الصلة مثل الصوديوم والبوتاسيوم واللاكتات والإنزيمات.

المصدر Unsplash

تحسين تصميم كاشف الهيدروجيل

إن ألواح هيدروجيل الموحدة ثنائية الطبقة المقترحة في هذه الدراسة ليست سوى أحد الخيارات لتصميم أداة قياس هيدروجيل.

ويقترح الباحثون بدائل مثل "حركة التواء مع هيدروجيل مثبت على طرفين، بدلا من طرف واحد فقط، قد تعزز الاستقرار".

قد تسمح حركة هيدروجيل الملتوية لاتجاه المجال بالتبديل من سلبي إلى إيجابي، مما يضاعف إجمالي تغيير الإشارة الممكنة ويزيد النطاق الديناميكي إذا تم تتبع عدد المرات التي يتحول فيها اتجاه المجال بين كل تطور بمقدار 180 درجة لمشغل هيدروجيل.

سيكون من المهم أيضًا التأكد من أن النظام يكتشف التداخلات والملوثات التي يمكن أن تؤدي إلى خلل في القياس.

إن التأكد من أن الهيدروجيل يتمتع بفترة صلاحية طويلة سيكون أيضًا أمرًا ضروريًا لتحقيق النجاح التجاري في نهاية المطاف.

تحويل الهواتف إلى أدوات التحليل الكيميائي

هناك تطبيق آخر لهذا الاكتشاف وهو يتجاوز قياس العوامل البيولوجية. على سبيل المثال، يكون قياس الرقم الهيدروجيني مفيدًا في عينة الدم، ولكنه يكون مفيدًا بنفس القدر لقياس الرقم الهيدروجيني للمياه أو التربة.

وهذا يمكن أن يجعل هذا النظام بديلاً قويًا لشرائط اختبار الأس الهيدروجيني المستخدمة في اختبار الأس الهيدروجيني الميداني، مع تقديم دقة قياس لمقياس فوق الطاولة بقيمة ألف دولار مقابل جزء صغير من التكلفة.

يمكن أيضًا تصميم الهيدروجيل للاستجابة للمحفزات الكيميائية والفيزيائية الأخرى مثل الضوء والقوة الأيونية ودرجة الحرارة.

من المتوقع استخدام تطبيقات محتملة للقياس الكمي المنزلي لمستويات الملوثات الكيميائية في مياه الصنبور، ولاختبار الأغذية للسوائل المعتمة الأخرى مثل عصير البرتقال أو الحليب أو القهوة أو النبيذ أو الحساء، وللتحليل البيئي، مثل تحليل البحيرة الغامضة المحتملة. أو تيار المياه في الأماكن النائية.

قراءة الحمض النووي على أساس الهاتف الذكي؟

وفي المستقبل، يمكننا حتى أن نتصور استخدام الهلام المائي لتقنيات الاستهداف المتقدمة، مثل البوليمرات المطبوعة جزيئيًا وتسلسلات الحمض النووي التكميلية. وهذا من شأنه أن يمنح الهيدروجيل القدرة على التفاعل مع بروتينات معينة وتسلسلات الحمض النووي.

لذلك يمكن للهواتف الذكية بعد ذلك أن تصبح قادرة على اكتشاف مسببات الأمراض في الهواء أو الماء، لتحل محل الاختبارات باهظة الثمن والمنتجة للنفايات مثل اختبارات كوفيد المستخدمة أثناء الوباء.

المراقبة المستمرة

توضح هذه الدراسة كيف ستحدث الهواتف الذكية وإنترنت الأشياء بشكل عام ثورة في كيفية تعاملنا مع القياسات الطبية والكيميائية في المستقبل.

إننا نحمل في جيوبنا دائمًا جهازًا إلكترونيًا معقدًا يحتوي بالفعل على أدوات تحليلية حساسة للغاية، ويمكن إعادة استخدامها في تطبيقات جديدة.

من المرجح أن يكون قياس الجلوكوز واحدًا من أولى القياسات، ولكن يمكننا بسهولة أن نتخيل المستقبل حيث يمكننا فقط وضع قطرة من اللعاب أو التنفس على هاتفنا الذكي، وسيوفر لنا بيانات كيميائية حيوية، واكتشاف مسببات الأمراض، والتحذير من التلوث، وما إلى ذلك. .

شركات إنترنت الأشياء وأجهزة الاستشعار الصحية

1. شركة كونينكليكي فيليبس NV

Philips هي علامة تجارية استهلاكية صغيرة معروفة للإلكترونيات (آلات الحلاقة وفرشاة الأسنان الكهربائية)، وتنشط أيضًا في مجال الرعاية الصحية. لقد كان رقم 1 في تسجيل براءات اختراع MedTech في أوروبا لعام 2022.

وهي نشطة في المنتجات الطبية المتصلة، بدءًا من الأجهزة القابلة للارتداء وحتى التصوير وأجهزة التنفس والروبوتات الطبية. تنشط الشركة أيضًا في مجال أشباه الموصلات (بما في ذلك تكنولوجيا ماجليف) والتكنولوجيا الفائقة/الروبوتات/الأتمتة.

تغطي أجهزة فيليبس القابلة للارتداء مقاييس القلب والجهاز التنفسي والنشاط. ويمكن دمج مستشعراتها في الساعات الذكية، وأجهزة مراقبة الصحة، واللصقات الطبية، وأجهزة تتبع النشاط.

فيما يتعلق بالأجهزة القابلة للارتداء، تفضل شركة Philips حل الشراكةحيث تُطوّر الشركة أجهزتها الطبية المتصلة بإنترنت الأشياء (IoT) لأطراف ثالثة، متوافقة تمامًا مع باقي حلول فيليبس. وفي هذا السياق، تُقدّم الشركة لعملائها خدمات إنشاء النماذج الأولية، والاستشارات التنظيمية، وتطوير المنتجات الشاملة، والإنتاج على نطاق صناعي.

تريد الشركة إنشاء بيئة رعاية صحية رقمية متكاملة تمامًا، حيث تتطابق أجهزة الاستشعار مع الأجهزة، ثم تستخدم حلول اتصال متعددة للتكامل في حل Philips HealthSuite Cloud والسماح بتحليلات البيانات المتعمقة.

المصدر: فيليبس

ونظرًا لأن شركة Philips تتمتع بتاريخ حافل بالقدرة على إقامة شراكات واسعة النطاق في قياس الصحة ودمج البيانات في SaaS للرعاية الصحية، فقد تكون في موقع رئيسي لدمج بيانات الجلوكوز ودرجة الحموضة المستندة إلى الهواتف الذكية أيضًا.

2. غارمين المحدودة

تعد Garmin شركة رائدة في مجال الإلكترونيات الخارجية، مع عرض أولي لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وأدوات الملاحة (السيارات والبحرية والطائرات)، والتي توسعت الآن لتشمل مراقبة اللياقة البدنية والصحة.

تُمثل اللياقة البدنية 23% من إيرادات الشركة و10% من دخلها التشغيلي، ويعود ذلك في الغالب إلى الساعات الذكية. وقد شحنت الشركة 15 مليون جهاز في عام 2022.

المصدر غارمين

عروض جارمين نظام بيئي كامل للبيانات الصحية للباحثين، مساعدة مجالات مثل البحث حول النوم, الاكتئاب المزمن., علاجات السرطان, صحة المرأة، او حتى النعاس القيادة.

قد لا تكون Garmin شركة تكنولوجية عملاقة، ولكنها تركز بشكل كبير على أهداف الهواء الطلق واللياقة البدنية، مما يجعل نصف دخلها بجانب الملاحة. يعد هذا القطاع أيضًا مجال النمو الرئيسي للشركة، ومن المرجح أن يصبح هذا القطاع مصدر الإيرادات الرئيسي في المستقبل.

من المحتمل أن يهتم مستخدمو Garmin المهتمون بالصحة بمراقبة المزيد من المعايير الصحية بفضل القياسات المعتمدة على الهيدروجيل.

يمكن لشركات مثل Garmin أن تتحول إلى فرصة، بطريقتين مختلفتين:

• استخدم بوصلة موجودة مسبقًا أو قم بدمج مقياس المغناطيسية في أجهزتهم للسماح بدمج القياسات المستندة إلى الهيدروجيل في أجهزتهم.
• قم بتوصيل أجهزتهم بالهاتف الذكي لتوفير طريقة متكاملة لتصور البيانات الصحية من كل من الهواتف الذكية وأجهزة Garmin.

إن سمعة Garmin فيما يتعلق بالمنتجات الخارجية القوية وعالية الجودة والمفيدة تتحول بشكل جيد إلى قطاع اللياقة البدنية والصحة. ومن المثير للاهتمام، إنها تقود في الجزء المتميز، مع أكبر حصة سوقية في النطاق السعري الذي يزيد عن 500 دولار، متفوقة على شركة Apple هنا، على الرغم من سيطرة شركة Apple عادةً على قطاع الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر والأجهزة اللوحية ذات الأسعار المرتفعة.