ابتكار قرط ذكي يراقب حرارة الجسم

المحتوي

يبلغ حجم النموذج الأولي للقرط الذكي حجم ووزن مشبك ورق صغير، ويتمتع بعمر بطارية يصل إلى 28 يومًا. يقوم مقطع مغناطيسي بتوصيل مستشعر درجة الحرارة بأذن مرتديه بينما يتدلى مستشعر آخر أسفله بحوالي بوصة واحدة لتقدير درجة حرارة الغرفة. ويمكن تخصيص القرط بتصميمات أزياء مصنوعة من الراتنج (على شكل زهرة مثلاً) أو بحجر كريم دون التأثير سلباً على دقته.

نشر الباحثون نتائجهم في مجلة Proceedings of the ACM بشأن التقنيات التفاعلية والمتنقلة والقابلة للارتداء والمنتشرة في كل مكان . الجهاز غير متوفر تجاريًا حاليًا.

قال المؤلف الرئيسي المشارك تشيويو (شيرلي) شيويه، وهو طالب دكتوراه في جامعة ويسكونسن في بول جي. مدرسة ألين لعلوم وهندسة الكمبيوتر.

استشعار درجة حرارة الجلد

أرتدي ساعة ذكية لتتبع صحتي الشخصية، لكنني وجدت أن الكثير من الناس يعتقدون أن الساعات الذكية غير عصرية أو ضخمة وغير مريحة

وأضاف: أنا أيضًا أحب ارتداء الأقراط، لذلك بدأنا بالتفكير في الأشياء الفريدة التي يمكن أن نحصل عليها من شحمة الأذن. ووجدنا أن استشعار درجة حرارة الجلد على الفص، بدلاً من اليد أو المعصم، كان أكثر دقة. كما أعطانا ذلك خيار تعليق جزء من المستشعر لفصل درجة حرارة الغرفة المحيطة عن درجة حرارة الجلد .”

إن إنشاء جهاز يمكن ارتداؤه صغير بما يكفي ليكون بمثابة قرط ولكنه قوي بدرجة كافية بحيث يضطر المستخدمون إلى شحنه كل بضعة أيام فقط يمثل تحديًا هندسيًا.

وقالت المؤلفة المشاركة يوجيا (نانسي) ليو، التي كانت طالبة ماجستير في قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر عند إجراء البحث وهي الآن في جامعة كاليفورنيا سان دييغو: “إنه توازن صعب”. “عادةً، إذا كنت تريد أن تدوم الطاقة لفترة أطول، فيجب أن يكون لديك بطارية أكبر. ولكن بعد ذلك تضحي بالحجم. كما يتطلب جعلها لاسلكية المزيد من الطاقة.”

جعل الفريق استهلاك القرط للطاقة فعالاً قدر الإمكان مع توفير مساحة لشريحة بلوتوث، وبطارية، وجهازي استشعار لدرجة الحرارة، وهوائي. بدلاً من إقرانه بجهاز يستخدم المزيد من الطاقة، يستخدم القرط وضع Bluetooth – عمليات الإرسال التي يبثها الجهاز لإظهار إمكانية إقرانه. بعد قراءة درجة الحرارة وإرسالها، يدخل في نوم عميق لتوفير الطاقة.

نظرًا لأن درجة حرارة شحمة الأذن المستمرة لم تتم دراستها على نطاق واسع، فقد استكشف الفريق أيضًا التطبيقات المحتملة لتوجيه الأبحاث المستقبلية.

المراقبة المستمرة

وفي خمسة مرضى يعانون من الحمى، ارتفع متوسط درجة حرارة شحمة الأذن 10.62 درجة فهرنهايت (5.92 درجة مئوية) مقارنة بدرجات حرارة 20 مريضا سليما، مما يشير إلى إمكانية القرط في مراقبة الحمى بشكل مستمر.

قال الدكتور مصطفى سبرينجستون، المؤلف المشارك في الدراسة، والمدرس السريري في قسم طب الطوارئ في جامعة كاليفورنيا: “في الطب، غالبًا ما نراقب الحمى لتقييم الاستجابة للعلاج، لنرى، على سبيل المثال، ما إذا كان المضاد الحيوي يعمل على علاج العدوى”. كلية الطب بجامعة ويسكونسن. “المراقبة على المدى الطويل هي وسيلة لزيادة حساسية التقاط الحمى لأنها يمكن أن ترتفع وتنخفض على مدار اليوم.”

في حين أن درجة حرارة الجسم الأساسية تبقى ثابتة نسبيًا بشكل عام خارج الحمى، فإن درجة حرارة شحمة الأذن تختلف بشكل أكبر، مما يوفر العديد من الاستخدامات الجديدة للقرط الحراري. وفي اختبارات صغيرة، اكتشف القرط تغيرات في درجات الحرارة مرتبطة بتناول الطعام وممارسة الرياضة والتعرض للتوتر.

عند اختباره على ستة مستخدمات أثناء الراحة، تباينت قراءة القرط بمقدار 0.58 فهرنهايت (0.32 درجة مئوية) في المتوسط، مما يضعه ضمن نطاق 0.28 درجة مئوية إلى 0.56 درجة مئوية اللازمة للإباضة وتتبع الدورة الشهرية. ساعة ذكية تتراوح درجة حرارتها بين 0.72 درجة مئوية.

وقال شيويه: “تحتوي الأجهزة القابلة للارتداء الحالية مثل Apple Watch وFitbit على أجهزة استشعار لدرجة الحرارة، ولكنها توفر فقط متوسط درجة الحرارة لهذا اليوم. كما أن قراءات درجة الحرارة من المعصمين واليدين صاخبة للغاية بحيث لا يمكنها تتبع الإباضة”. “لذلك أردنا استكشاف تطبيقات فريدة للقرط، وخاصة التطبيقات التي قد تكون جذابة للنساء وأي شخص يهتم بالموضة.”

تأرجح القرط

في حين وجد الباحثون العديد من التطبيقات المحتملة الواعدة للقرط الحراري، إلا أن النتائج التي توصلوا إليها كانت أولية لأنها ركزت على نطاق الاستخدامات المحتملة. إنهم بحاجة إلى المزيد من البيانات لتدريب نماذجهم لكل حالة استخدام وإجراء اختبارات أكثر شمولاً قبل أن يتم استخدام الجهاز من قبل الجمهور.

بالنسبة للتكرارات المستقبلية للجهاز، يعمل Xue على دمج مراقبة معدل ضربات القلب والنشاط. إنها مهتمة أيضًا بتزويد الجهاز بالطاقة الشمسية أو الطاقة الحركية الناتجة عن تأرجح القرط.

وقال شيويه: “في النهاية، أريد تطوير مجموعة مجوهرات لمراقبة الصحة”. “ستستشعر الأقراط النشاط والمقاييس الصحية مثل درجة الحرارة ومعدل ضربات القلب، في حين أن القلادة قد تكون بمثابة جهاز مراقبة تخطيط القلب الكهربائي للحصول على بيانات أكثر فعالية عن صحة القلب.”