كلية العلوم والهندسة كلية العلوم والهندسة جامعة حمد بن خليفة جامعة حمد بن خليفة

أدى العبء الناجم عن انتشار الأمراض المزمنة وشيخوخة السكان إلى خروج تكاليف الرعاية الصحية عن نطاق السيطرة، وتحول المتخصصون الطبيون إلى الحلول الرقمية لتحقيق مكاسب ناتجة عن زيادة الكفاءة. ومن بين العديد من الابتكارات، تزايَد الطلب على الأدوات والأجهزة الطبية القابلة للارتداء. وتساهم مزايا الأجهزة الطبية الذكية غير التوسعية والمستقلة والقابلة للارتداء، وقدرتها على جمع البيانات القيمة في تحويلها إلى أداة قوية محتملة لمراقبة الأمراض والظروف المختلفة.

وفي كلية العلوم والهندسة بجامعة حمد بن خليفة، حققت مجموعة من الباحثين تقدمًا حاسمًا في هندسة أجهزة ذكية قابلة للارتداء. وتتميز هذه الأجهزة التي طورتها الكلية بوجود رقع مطبوعة من مادة نانوية متعددة الحواس، وبقدرتها على اكتشاف ومراقبة مجموعة من مؤشرات الصحة البدنية بدقة عالية وفي الوقت الفعلي. 

وتحت إشراف الدكتور أمين برماك، الأستاذ والعميد المشارك بكلية العلوم والهندسة، تجمع مجموعة أبحاث أجهزة الاستشعار، الفريدة من نوعها في المنطقة، خبراء عالميين في تكنولوجيا الاستشعار. وشهدت فترة انتشار جائحة كوفيد-19 تحقيق المجموعة لتقدم في العمل على نموذجها الأولي "الكمامة الذكية"، التي صُمِمتَ بحيث يمكن ارتداؤها مثل كمامات الوجه الطبية شائعة الاستخدام اليوم. ويتميز الجهاز بأنه خفيف للغاية وقادر على قياس المتغيرات مثل درجة حرارة الجسم، والتنفس، والرطوبة، وكذلك معدل الشهيق والزفير، بما في ذلك السعال والاختلافات الأخرى في أنماط التنفس.

وتحدث الدكتور برماك بالتفصيل عن هذا الابتكار "المصنوع في قطر"، الذي دمج تقنيات الذكاء الاصطناعي بشكل فعال في الأجهزة القابلة للارتداء يوميًا، فقال: "وردت إلينا فكرة هذا المشروع بالكامل وبدأنا بحوثنا لتطوير هذه التكنولوجيا قبل انتشار فيروس كوفيد-19. وقد طورنا الفكرة ونفذناها في كلية العلوم والهندسة بجامعة حمد بن خليفة علي أيدي العقول اللامعة في مجموعة أبحاث أجهزة الاستشعار. ويتمثل الابتكار وراء هذه الكمامات في طباعة أجهزة الاستشعار على المنسوجات بتكلفة منخفضة وتضخيم الإشارة المنخفضة جدًا في الأصل على جهاز محمول باليد."

ومن الأمور المهمة قدرة الجهاز على تحليل الغازات الموجودة في أنفاس من يرتديه، وهو ما يمثل مؤشرات حيوية محددة طبيًا لمجموعة من الأمراض.

ويمكن أن يوفر تركيز الأسيتون، على سبيل المثال، مؤشرًا مبكرًا على خطر إصابة الفرد بمرض السكري، وهو ما قد يساعد في تصميم إجراءات أكثر استباقية ووقائية للصحة ونمط الحياة. وبالمثل، يمكن دمج أجهزة الاستشعار للكشف عن أمراض من نوع الإنفلونزا، وربما حتى فيروس كوفيد-19 المنتشر حاليًا. ومع ذلك، لا يزال هذا الاحتمال قيد التطوير في هذه المرحلة، حيث تستمر المعرفة بالطبيعة المعقدة لفيروس كورونا في التطور.

وقد صُممت وحدة الاستشعار في النموذج الأولي بحيث تكون ميسورة التكلفة ويمكن التخلص منها. وقد تكون الأجهزة الأخرى القابلة للارتداء في المستقبل قابلة للغسل، مثل أي قطعة ملابس قطنية. ورغم استخدام الرقعة الاستشعارية الفعلية على النسيج المقابل باستخدام تقنية مماثلة للطباعة بنفث الحبر، ستكون هناك إمكانية لتوصيل الوحدة المركزية والأكثر تكلفة وفصلها عن الرقعة لإعادة استخدامها بشكلٍ متسقٍ، والتحكم فيها، والنقل اللاسلكي للبيانات المكتسبة إلى هاتف محمول أو ساعة ذكية على سبيل المثال.

وقد اختُبرت وظائف الجهاز، الذي تجاوز بالفعل مراحل التصور الأولي وفي طريقه للتسجيل للحصول على براءة اختراع، وتُرجمت إلى واقع ملموس في مختبر الكلية، حيث ثبُتت قدرة المواد النانوية على اكتشاف وعرض العلامات الحيوية على الهاتف المحمول بشكل موثوق فيه. وقد أظهرت دراسة وتقييم إمكانات تسويق هذا الجهاز نتائج واعدة، مما دفع الشركات الدولية إلى السعي لإقامة شراكات مع جامعة حمد بن خليفة لطرح هذه التكنولوجيا في السوق.

وقال الدكتور برماك، الذي انتُخب رئيسًا للجنة الفنية لأنظمة الاستشعار بجمعية الدوائر والأنظمة، التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، قبل عام: "رغم أن المشروع متقدم جدًا بالفعل على المستوى البحثي، لا تزال جوانب التصنيع تتطلب بعض العمل."

وأضاف: "تعتمد التكلفة النهائية لكل جهاز على حجم التصنيع. وفي هذه المرحلة، من المعقول من حيث المبدأ إنتاج مثل هذه الأجهزة القابلة للارتداء في قطر، وليس في أي مكان آخر. ومن الأفضل أن يتم ذلك بالتعاون مع أحد مصانع الكمامات أو الملابس الحالية، حيث يمكننا فقط تضمين عملنا كترقية لأعمال المصنع."

واختتم الدكتور برماك تصريحاته بتأكيده على أن سوق الأدوات القابلة للارتداء في صناعة الرعاية الصحية هو سوق ديناميكي ويعكس إمكاناته، حيث قال: "تمثل الكمامات الذكية خطوة مهمة إلى الأمام على الطريق في مجال استخدام التكنولوجيا الذكية في الحياة اليومية للناس بهدف تحسين نوعية الحياة الحديثة. وسوف تبقى هذه التكنولوجيا لفترة طويلة بعد أن تصبح الجائحة الحالية ضربًا من الماضي."