3 سپتامبر 2024 – توسط دانشگاه کالیفرنیا – سن دیگو-این بسته بندی انگشت با عرق نوک انگشت کاربر تامین می شود و همچنین سطوح گلوکز، لاکتات، ویتامین C و لوودوپا را در همان عرق کنترل می کند. اعتبار: شیچائو دینگ
یک وسیله پوشیدنی پتانسیل این را دارد که نظارت مستمر و شخصی بر سلامتی را به همان زحمتی که استفاده از یک چسب زخم انجام دهید، انجام دهد. مهندسان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو یک حلقه الکترونیکی برای انگشت ابداع کرده‌اند که سطوح شیمیایی حیاتی مانند گلوکز، ویتامین‌ها و حتی داروها را که در همان عرق نوک انگشت وجود دارد که انرژی خود را از آن تامین می‌کند، نظارت می‌کند.
این پیشرفت در 3 سپتامبر در Nature Electronics توسط گروه تحقیقاتی جوزف وانگ، استاد بخش مهندسی شیمی و نانو خانواده Aiiso Yufeng Li در UC San Diego منتشر شد.
این دستگاه که به‌خوبی دور انگشت می‌پیچد، انرژی را از یک منبع بعید – عرق نوک انگشت – می‌گیرد. نوک انگشتان، علیرغم اندازه کوچکشان، یکی از پرکارترین تولیدکنندگان عرق بدن هستند که هر کدام دارای بیش از هزار غده عرق هستند. این غدد می توانند 100 تا 1000 برابر بیشتر از سایر نواحی بدن، حتی در زمان استراحت، عرق تولید کنند.
این چکه دائمی تعریق طبیعی – بدون هیچ گونه محرک یا فعالیت بدنی – منبع انرژی قابل اعتمادی را ارائه می دهد و به دستگاه حتی در دوره های عدم فعالیت یا خواب کمک می کند.
این دستگاه از چندین قطعه الکترونیکی چاپ شده بر روی یک ماده پلیمری نازک، انعطاف پذیر و قابل کشش ساخته شده است. طراحی آن به آن اجازه می دهد تا با انگشت مطابقت داشته باشد و در عین حال به اندازه کافی بادوام باشد تا در برابر خم شدن، کشش و حرکت مکرر مقاومت کند.
وانگ می‌گوید: «این مبتنی بر ادغام قابل‌توجهی از اجزای جمع‌آوری و ذخیره‌سازی انرژی، با چندین حسگر زیستی در یک میکروکانال سیال، همراه با کنترل‌کننده الکترونیکی مربوطه، همه در نوک انگشتان است.»
هسته مرکزی عملکرد آن سلول های سوخت زیستی هستند که در محل تماس دستگاه با نوک انگشت قرار دارند. این سلول‌ها برای جمع‌آوری کارآمد و تبدیل مواد شیمیایی موجود در عرق به برق مهندسی شده‌اند. این الکتریسیته در یک جفت باتری کشش پذیر نقره کلرید-روی ذخیره می شود که مجموعه ای از حسگرها – در مجموع چهار عدد – را تامین می کند که هر کدام وظیفه نظارت بر یک نشانگر زیستی خاص را دارند: گلوکز، ویتامین C، لاکتات و لوودوپا، دارویی که برای درمان پارکینسون استفاده می شود.
از آنجایی که عرق از طریق کانال‌های میکروسیال کاغذی کوچک به این حسگرها منتقل می‌شود، دستگاه سطوح نشانگرهای زیستی را تجزیه و تحلیل می‌کند، در حالی که انرژی مورد نیاز خود را از عرق نمونه‌گیری می‌گیرد. یک تراشه کوچک سیگنال‌های حسگرها را پردازش می‌کند و داده‌ها را به‌صورت بی‌سیم از طریق بلوتوث کم‌انرژی به یک گوشی هوشمند یا لپ‌تاپ طراحی‌شده سفارشی منتقل می‌کند.
شیچائو دینگ، نویسنده اول مطالعه، محقق فوق دکتری در گروه تحقیقاتی وانگ در دانشکده مهندسی UC San Diego Jacobs، گفت: “این نظارت خودکار سلامت در دستان شما است.” استفاده کننده می تواند در حال استراحت یا خواب باشد، و دستگاه هنوز هم می تواند انرژی برداشت کند و سطوح نشانگرهای زیستی را ردیابی کند.
در آزمایش‌ها، یک آزمودنی در طول روز دستگاه را برای ردیابی سطوح گلوکز در طول وعده‌های غذایی، سطح لاکتات در حین کار روی میز و ورزش، سطح ویتامین C در حین نوشیدن آب پرتقال و سطح لوودوپا پس از خوردن باقلا که منبع طبیعی این ترکیب است، استفاده می‌کرد.
دینگ و نویسنده اول تاموغنا ساها می گویند که این دستگاه را می توان با شناسایی مجموعه های مختلف نشانگرهای زیستی برای رفع نیازهای بهداشتی فردی سفارشی کرد.
محققان در حال کار بر روی توسعه یک سیستم حلقه بسته هستند که نه تنها نشانگرهای زیستی را نظارت می کند، بلکه درمان هایی را بر اساس داده های جمع آوری شده نیز اجرا می کند. به عنوان مثال، در مورد دیابت، چنین دستگاهی می تواند به طور مداوم سطح گلوکز را کنترل کند و به طور خودکار انسولین را در صورت نیاز تحویل دهد، سپس اثربخشی درمان را با نظارت بیشتر بر سطوح بیومارکر ارزیابی کند.
دینگ گفت: «قدرت، حس کردن و درمان خودکار همه در یک دستگاه – این هدف نهایی است.
