تكنولوجيا الصحة
مستشعر الجلد غير اللمسي يحقق اختراقًا في رعاية الجروح
قدم فريق من الباحثين المبدعين طريقة جديدة لتتبع صحة حاجز الجلد. يمكن لمستشعر التنفس الجلدي القابل للارتداء تتبع الجوانب الحرجة لبشرتك، وتوفير بيانات لحظية للمتخصصين في الرعاية الصحية.
وبالتالي، يُنظر إليه من قبل البعض كونه مستقبل اختبار وظيفة حاجز الجلد غير الجراحي. إليك كيف يمكن لهذا الجهاز أن يفتح الباب لفهم أعمق للدور الحيوي الذي يلعبه جلدك في صحتك.
ما هو حاجز الجلد ولماذا هو مهم؟
البشرة هي أكبر عضو في جسمك. تتكون من مكونات مختلفة، بما في ذلك بروتينات ودهون متنوعة. ومن الجدير بالذكر أن الخلايا متراصة بإحكام، مما يسمح للغازات مثل الأكسجين بالخروج بينما يبقى الماء محبوسًا.
هذه القدرة تسمح لجسمك بالبقاء رطبًا في بيئات متغيرة. بالإضافة إلى ذلك، تعمل بشرتك كخط الدفاع الأول ضد إشعاع الأشعة فوق البنفسجية، والملوثات، والميكروبات، والمهيجات، والسموم، ومسببات الحساسية.
كيف يكشف الجلد المتضرر عن حالتك الصحية
مراقبة صحة جلدك هي وسيلة يمكن للمتخصصين في الرعاية الصحية من خلالها الحصول على رؤى قيمة حول وظائف جسمك العامة. يمكن إعداد هذه الأنظمة لمراقبة شفاء الجروح، والالتهابات الجلدية الناشئة، ومستويات الترطيب، أو وجود وتركيب المواد الكيميائية. يمكن لهذه التقنيات أن تساعد المتخصصين في تحديد ما إذا كان حاجز جلدك قد تضرر.
مخاطر جفاف الجلد وفقدان الماء عبر البشرة
عندما يكون جلدك منخفض الترطيب، يمكن أن يؤدي ذلك إلى مضاعفات طبية خطيرة، بما في ذلك الجفاف. غالبًا ما يكون الجلد الجاف حساسًا للمس وسهل التشقق أو الضرر. تعمل هذه التشققات كجروح مفتوحة يمكن أن تُصاب بالعدوى. ومن الجدير بالذكر أن منع فقدان الماء عبر البشرة هو أفضل طريقة لتجنب أمراض الجلد الشائعة مثل الإكزيما والصدفية.
لماذا يمكن أن يضر الرطوبة الزائدة شفاء الجلد
على العكس، لا يرغب جسمك في وجود رطوبة مفرطة. كلما ارتفعت مستويات بخار الماء وثاني أكسيد الكربون والمركبات العضوية المتطايرة، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تكاثر البكتيريا. حتى إذا قام المتخصصون بإزالة هذه البكتيريا قبل أن تصبح مشكلة كبيرة، فإن وجودها لا يزال يمكن أن يبطئ عملية الشفاء بشكل كبير.
الطرق الحالية لمراقبة وظيفة حاجز الجلد
هناك بعض الطرق الشائعة لتتبع صحة جلدك حاليًا. الطريقة الأكثر تقدمًا تعتمد على مسبار الترطيب. يُمرَّر هذا المسبار عبر جلدك، حيث يلتقط بيانات حيوية مثل تغيرات انبعاث بخار الماء والغازات من الجلد.
قيود أجهزة استشعار الجلد القائمة على الاتصال
هناك عدة مشكلات في الطريقة الحالية لتتبع صحة تنفس الجلد. أولًا، هذه الأجهزة الكبيرة مكلفة جدًا ومصممة للاستخدام فقط من قبل المتخصصين الطبيين.
هذا النهج يحد من القدرة على تتبع صحة جلدك إلى المتخصصين في الرعاية الصحية. في الواقع، يجب أن تكون هذه القدرة متاحة لأي شخص مهتم بالحفاظ على صحته،
بالإضافة إلى ذلك، تتطلب الطرق الحالية وجود مسبار يُمرَّر على جلد المريض. بينما قد يعمل هذا النهج في المناطق الصحية نسبيًا أو غير المتضررة بشدة، فإنه يصبح غير ملائم عند الحديث عن مناطق الجلد المتضررة والحساسة للغاية.
على سبيل المثال، لا تريد تمرير مسبار على حرق مفتوح لتحديد صحة الجلد، لأنه قد يتسبب في مزيد من الضرر وعلى الأقل يسبب تهيجًا. الحل الأفضل هو تمكين الخبراء من تقييم الجروح الشبيهة بالجلد، أو القرح، أو الخدوش دون أي اتصال مادي مباشر.
لماذا تفشل أجهزة استشعار الجلد القابلة للارتداء القديمة
شهدت الفترة الأخيرة دفعة لإنشاء أجهزة قابلة للارتداء تسجل صحة الجلد. يمكن لهذا النهج توفير بيانات لحظية والسماح بالتتبع على مدار 24/7 عند الحاجة. ومع ذلك، واجهت هذه الأجهزة جميعها نفس المشكلة: نقص الدقة بسبب التداخل الخارجي من البيئة. من الصعب جدًا عزل بيانات الجلد عن البيئة دون التقاط بيانات غير ضرورية في العملية.
اعتمدت جميع أجهزة تنفس الجلد حتى الآن على الاتصال المباشر لواجهات مستشعراتها البصرية أو السائلة أو الحرارية أو الميكانيكية. كانت لهذه الأساليب نفس المشكلة وهي الحاجة إلى الاتصال المباشر بالمريض لاستخدام المستشعرات بشكل صحيح. ومع ذلك، يبدو أن فريقًا من المهندسين قد حل العديد من هذه المشكلات في أحدث جهاز قابل للارتداء لديهم.
دراسة جديدة: اختراق مستشعر الجلد غير المتلامس
الدراسة “جهاز قابل للارتداء غير متلامس لمراقبة تدفق الجزيئات الجلدية“1، التي نُشرت في مجلة Nature، تُظهر أول جهاز عالمي قابل للارتداء يمكنه قياس الغازات المنبعثة من الجلد والممتصة به بدقة. يختلف هذا الجهاز القابل للبرمجة عن سابقيه في أنه يستخدم حجرة مغلقة تحوم بجوار سطح الجلد.
كيف يعمل جهاز تنفس الجلد القابل للارتداء
تم تصميم الجهاز القابل للارتداء المملوك للشركة ليكون صغيرًا وفعالًا. يبلغ طوله 2 سم وعرضه 1.5 سم. تتضمن التصميم حجرة مرتفعة تحتوي على مجموعة من المستشعرات، لوحة دوائر، وبطارية قابلة للشحن. تُوضع الحجرة المنفصلة فوق سطح الجلد، مما يتيح بعض القدرات الفريدة.
المصدر – John Rogers
يستخدم جهاز تنفس الجلد القابل للارتداء صمامًا ثنائي الحالة مؤتمتًا لتحديد تركيبة البيئة الخارجية. يُضبط الصمام للإغلاق بسرعة، مما يسمح بحجز الغازات داخل الحجرة. ثم تحلل المستشعرات اللاسلكية المتقدمة هذا الغاز وكيفية تغيره خلال بضع دقائق.
يمكن للمستشعرات تسجيل المواد الجزيئية المتبخرة التي تمر من أو إلى الجلد لأنها تستخدم الحجرة كمنطقة مناخية دقيقة. يمكن تتبع أي تغيّر في هذه البيئة المصغرة وتسجيله في الوقت الفعلي. يوفر هذا النهج بيانات قابلة للقياس حول حالة وصحة جلد المريض.
مراقبة الجلد غير اللمسية للمناطق الحساسة
في صميم هذا التصميم تكمن الحجرة غير المتلامسة. الحجرة محكمة الإغلاق ومعبأة بالمستشعرات التي تسجل نقاط البيانات الرئيسية لجلدك. تسمح هذه الحجرة للمهندسين بجمع بيانات حيوية من المناطق الحساسة والمتضررة من الجلد دون إزعاج السطح أو إتلاف النسيج الدقيق.
تجاوز التداخل البيئي في مستشعرات الجلد
تمكنت هذه النظام من تجنب التداخل الذي واجهته الأنظمة السابقة لأنه كان قادرًا على تعديل الوصول إلى البيئة الخارجية. يتيح تصميم الصمام الثنائي الحالة للمهندسين مراعاة كل من البيئة المحيطة والأنماط الطبيعية للتدفق.
الاتصال عبر البلوتوث لمراقبة الجلد عن بُعد
من المثير للاهتمام أن الفريق دمج اتصال بلوتوث في الجهاز القابل للارتداء. يتيح هذا الإجراء مراقبة الجهاز والتحكم فيه عبر هاتف ذكي أو جهاز لوحي. بالإضافة إلى ذلك، يجعل المراقبة اللحظية ممكنة. ستحسن هذه القدرة المهام الحيوية في الرعاية الصحية مثل تحديد ما إذا كان الجرح مصابًا أم لا.
كان هذا الأمر يتطلب في السابق عدة اختبارات قد تهيج الجلد المتضرر. يوفر الجهاز القابل للارتداء حلاً أفضل يتيح تتبعًا أكبر وتكلفة أقل. وبالتالي، يرى الكثيرون هذا التطور كطريقة لتحسين التشخيص والرعاية في السنوات القادمة.
كيف اختبر الباحثون جهاز تنفس الجلد القابل للارتداء
يختبر المهندسون جهازهم القابل للارتداء على مجموعة متنوعة من الموضوعات، بدءًا من الفئران وصولًا إلى البشر. أجروا اختبارات في بيئات مختلفة لتحديد دقة الجهاز في ظروف بديلة. كما شملوا بعض المرضى المصابين بالسكري، حيث يُنظر إلى هذه التقنية كطريقة مهمة للمرضى الذين يعانون من هذا المرض لمنع الإصابات الإضافية.
النتائج الرئيسية من تجارب مراقبة الجلد
من الجدير بالذكر أن الباحثين توصلوا إلى اكتشافات مثيرة باستخدام جهازهم الجديد. على سبيل المثال، وجدوا أنه يتفوق في قياس تدفق بخار الماء، والمركبات العضوية المتطايرة، وثاني أكسيد الكربون من مواقع مختلفة على الجسم.
اختبر الفريق الجهاز تحديدًا على بعض المرضى الذين لديهم جروح مصابة. مكنهم ذلك من الحصول على رؤى حيوية حول طريقة “تنفس” الجلد في هذه الظروف. لاحظوا أنهم سجّلوا البيانات دون الحاجة إلى لمس أو إتلاف النسيج.
فوائد تقنية مستشعر تنفس الجلد
هناك العديد من الفوائد التي تجلبها هذه التقنية إلى السوق. أولًا، صُمم الجهاز القابل للارتداء ليكون غير مكلف ومتاحة للجماهير. وبالتالي، قد يمكّن الأفراد يومًا ما من التحكم في صحة جلدهم في المنزل. بالإضافة إلى ذلك، سيفتح الباب لجمع المزيد من البيانات حول حالات الجلد المختلفة والصحة العامة.
حجم صغير، تأثير كبير: تصميم مدمج للجهاز القابل للارتداء
يعني الشكل الصغير لجهاز تنفس الجلد القابل للارتداء أنه يمكن ارتداؤه طوال اليوم بسهولة. راحة الجهاز القابل للارتداء لا تقل أهمية عن قدراته، لأن الدراسات أظهرت أن الناس لن يستخدموا الأجهزة إذا كانت مرهقة أو غير مريحة أو مشتتة للانتباه. على سبيل المثال، يجب أن تكون قادرًا على النوم أثناء ارتداء الجهاز القابل للارتداء.
مراقبة صحة الجلد في الوقت الفعلي من أي مكان
المراقبة عن بُعد هي فائدة رئيسية أخرى لهذا الجهاز. يمكن إعداده للتواصل مع المتخصصين والخبراء من أي مكان في العالم. من خلال توفير بيانات لحظية لهؤلاء المتخصصين، يمكنهم بسهولة قياس نقاط البيانات الرئيسية مثل فقدان الماء عبر البشرة أو الملوثات الخطرة.
مراقبة مخصصة للعناية الشخصية بالجلد
فائدة أخرى رائعة للجهاز القابل للارتداء هي قابلية برمجته. طور المهندسون الجهاز ليكون مرنًا جدًا من حيث طريقة تشغيله ومتى يعمل. يمكنك إعداده لقياس غازات معينة خلال فترات زمنية محددة، مما يمنح الباحثين مزيدًا من التحكم.
تقليل الاستخدام غير الضروري للمضادات الحيوية ببيانات أفضل
يرى المتخصصون في الرعاية الصحية هذا الجهاز كطريقة للمساعدة في تقليل الإفراط في الوصفات. خلال العقود الأخيرة، ارتفع استخدام المضادات الحيوية بشكل كبير. للأسف، أدى هذا الوباء من الإفراط في الوصف إلى أن تصبح البكتيريا وغيرها من الأمراض مقاومة لهذه الخيارات. يمكن لهذا النظام أن يساعد في منع مقاومة المضادات الحيوية في المستقبل من خلال تمكين رعاية صحية أكثر دقة.
تطبيقات واقعية لتقنية تنفس الجلد
هناك العديد من التطبيقات الواقعية لتقنية الجهاز القابل للارتداء لتنفس الجلد. هذه الأجهزة مدمجة ويمكن ارتداؤها لفترات طويلة دون التسبب في إزعاج. وبالتالي، تلعب دورًا حيويًا في حماية المستخدم من المواد الكيميائية الخطرة ومتابعة عملية الشفاء. إليك أهم التطبيقات لهذه التقنية.
تعزيز سلامة مكان العمل باستخدام المستشعرات القابلة للارتداء
يمكن للجهاز القابل للارتداء لتنفس الجلد أن يساعد في إحداث ثورة في السلامة الشخصية. يمكن إعداد هذا الجهاز لتسجيل التعرض الدقيق من خلال الجهاز القابل للارتداء. قد يحتوي حتى على إعدادات إنذار تنبه المستخدم عندما يصبح مستوى الامتصاص خطرًا.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن إعدادها للعمل كشبكة مع أجهزة قابلة للارتداء أخرى، مما يزود الشركة المصنعة بإحصاءات لحظية حول ظروف العمل وصحة الموظفين. يجب أن يؤدي هذا النهج إلى خفض التكاليف وتحسين معايير السلامة بشكل كبير.
تحويل رعاية الجروح والحالات الجلدية المزمنة
الاستخدام الواضح لهذا الجهاز هو في سوق الرعاية الصحية. يمكن لهذه الوحدة مساعدة المرضى على تتبع وتلقي العلاج. كما أن التصميم غير المتلامس مثالي للاستخدام على الأطفال حديثي الولادة، وكبار السن، والمرضى المصابين بالسكري، وغيرهم من الذين يعانون من أمراض الجلد.
في المستقبل، يمكن إعداد هذه الأدلة لمراقبة عملية الشفاء الخاصة بك. ستمكن مقدمي الرعاية من وصف المضادات الحيوية عند أول علامة للعدوى. بالإضافة إلى ذلك، سيساعد مهندسو الطب على إنشاء أنظمة أفضل لتوصيل الأدوية عبر الجلد.
تحسين اختبار المنتجات للكريمات واللوشنات الجلدية
سيكون هذا الجهاز أداة رائعة لأي شركة تسعى لإنشاء نوع من الكريم أو المراهم أو المستحضرات. على سبيل المثال، يمكنهم تسجيل تأثير ومعدل امتصاص طارد للبعوض أو واقي الشمس بدقة عالية.
من طور جهاز تنفس الجلد القابل للارتداء؟
قادت دراسة أجهزة تنفس الجلد القابلة للارتداء باحثون من جامعة نورثويسترن. تُدرج الورقة جائهو شين، جوزيف وجين سونغ، ماثيو توماس فلافين، سيونغهي تشو، وشوبنغ لي كالمؤلفين المشاركين إلى جانب عدة مبتدئين آخرين من مدارس مختلفة.
حصل الفريق على دعم مالي ومادي من معهد كويري-سيمبسون للإلكترونيات الحيوية ومركز الهندسة المتجددة المتقدمة (CARE) في جامعة نورثويسترن، ومركز الهندسة المتجددة المتقدمة، والمعهد الوطني للسكري والهضم وأمراض الكلى.
الاستثمار في قطاعات التكنولوجيا الصحية والتقنية الحيوية
تستمر عدة شركات في هذه القطاعات في دفع الابتكار قدمًا. لقد استخدمت هذه الشركات تقنيات متقدمة مثل الأجهزة القابلة للارتداء، والذكاء الاصطناعي، واستراتيجيات رائدة أخرى لإنشاء مستوى جديد من قدرات رعاية المرضى. إليك شركة واحدة تقود هذا المسار.
Boston Scientific
دخلت Boston Scientific (BSX ) السوق في عام 1979 ومقرها في ماساتشوستس. أراد مؤسسو الشركة، جون أبيل وبيتر نيكولاس، إنشاء منتجات تقنية حيوية متقدمة يمكن أن تساعد في إنقاذ الأرواح. لقد حققوا أهدافهم وأكثر منذ إطلاقهم.
قامت Boston Scientific بإنشاء بعض أكثر التقنيات المبتكرة لإنقاذ الحياة في الآونة الأخيرة. تُعرف الشركة بشكل أساسي بدعامتها الدوائية، التي تُستخدم لفتح الشرايين المسدودة وتُسمى دعامتها Taxus. ساعد هذا المنتج المنقذ للعيش آلاف الأشخاص على تحسين حياتهم. منتج مبتكر آخر هو EMBLEM، جهاز تنظيم ضربات القلب القابل للزرع بأقل تدخل جراحي (ICD).
(BSX )
ساعدت هذه التطورات Boston Scientific على تأمين موقع رائد في قطاع التقنية الحيوية الطبية. سجلت الشركة إيرادات بقيمة 16,75 مليار دولار في عام 2024. وتتحكم حاليًا بأصول تبلغ قيمتها 39,39 مليار دولار وتُصنَّف كـ “شراء” من قبل العديد من المحللين بسبب موقعها ودفعها المستمر لإنشاء بدائل تقنية عالية.
آخر الأخبار عن Boston Scientific
جهاز تنفس الجلد القابل للارتداء – الحفاظ على الصحة أمر شخصي
يجب أن تشيد بهذا الفريق على هدفه لجعل مراقبة صحة جلدك سهلة كضغط زر على ساعتك الذكية يومًا ما. جهاز تنفس الجلد القابل للارتداء مدمج، متين، وسهل الاستخدام. كل هذه العوامل، بالإضافة إلى التطبيقات الإضافية للجهاز، تعني أن جهاز تنفس الجلد القابل للارتداء قد يكون محركًا للتغيير في السنوات القادمة.
تعرّف على تقنيات حيوية أخرى الآن.
الدراسات المشار إليها:
1. Shin, J., Song, J.W., Flavin, M.T. et al. A non-contact wearable device for monitoring epidermal molecular flux. Nature 640, 375–383 (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08825-2
