القفزة التالية في التقنيات القابلة للارتداء: حل معضلة عمر البطارية

أكبر قيد يواجه أجهزة تتبع الصحة الحديثة ليس مستشعراتها ولا برمجياتها، بل بطارياتها. ففي كل مرة يُوصَل فيها الجهاز بالشاحن، تنشأ فجوة في البيانات الصحية للمستخدم. ويمكن لهذه الفجوات أن تشوّه الاتجاهات وتقوّض الهدف الأساسي للأجهزة القابلة للارتداء من الجيل التالي: الانتقال من رصد الأحداث الصحية بعد وقوعها إلى التنبؤ الاستباقي بها. ومع سعي القطاع إلى الحصول على بيانات أكثر اكتمالًا، أصبح حل مشكلة البطارية أمرًا بالغ الأهمية.

بيانات على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع

تكتسب المراقبة المستمرة أهميتها لأن كل انقطاع للشحن يخلق نقطة عمياء قد تُضعف الرؤى الصحية التنبؤية.

آفاق جديدة في تزويد الأجهزة القابلة للارتداء بالطاقة

تمهّد الابتكارات في مجال حصاد الطاقة وتصميم الأجهزة الطريق نحو مستقبل من المراقبة الصحية المتواصلة وغير المنقطعة. وتركّز هذه التطورات على ابتكار أجهزة مكتفية ذاتيًا تلغي الحاجة إلى الشحن التقليدي.

الاتجاه 1: تسخير حرارة الجسم لتوفير طاقة دائمة

أصبحت فكرة استخدام حرارة الجسم لتشغيل الأجهزة الإلكترونية واقعًا يقترب من التحقق. وتعتمد هذه التقنية على مواد كهروحرارية لتحويل فرق درجات الحرارة بين جلد الشخص والهواء المحيط إلى طاقة كهربائية. وتتمثل الفائدة الأساسية فيها في إمكان توفير طاقة دائمة، بما يلغي فترات التوقف اللازمة للشحن ويضمن تدفقًا كاملًا للبيانات الصحية على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. وهذا أمر بالغ الأهمية لتطوير نماذج صحية تنبؤية دقيقة يمكنها استباق حالات الطوارئ قبل وقوعها.

ومن الأمثلة البارزة على ذلك مشروع من Texas A&M University، طوّر كاشفًا إلكترونيًا صغيرًا للحمّى يعمل بالكامل بحرارة الجسم. ومن خلال استخدام أقطاب كهربائية متينة من الفولاذ الكربوني، صُمّم الجهاز ليعمل لأكثر من عقد من الزمن من دون الحاجة إلى استبدال البطارية أو الشحن الخارجي، ما يُظهر مسارًا عمليًا نحو أجهزة مراقبة صحية تعمل ذاتيًا بالطاقة.

الاتجاه 2: قوة التصميم المركّز منخفض الاستهلاك للطاقة

وبالتوازي مع حصاد الطاقة، يتنامى توجه نحو الأجهزة القابلة للارتداء البسيطة ذات الغرض الواحد. فبدلًا من الساعات الذكية المتعددة الوظائف والعالية الاستهلاك للطاقة، تركّز هذه الأجهزة على أداء مهمة واحدة بأقصى قدر من الكفاءة. ويجعل هذا النهج منخفض الاستهلاك للطاقة من مصادر الطاقة البديلة، مثل حرارة الجسم، خيارًا ممكنًا. وقد تطلبت محاولات سابقة لتشغيل ساعات ذكية كاملة الميزات بهذه الطريقة، مثل Matrix PowerWatch، تنازلات كبيرة في سهولة الاستخدام، من بينها شاشات خافتة غير تعمل باللمس.

الأجهزة القابلة للارتداء منخفضة الاستهلاك للطاقة في مقابل الأجهزة الغنية بالميزات

نهج الجهاز	ملف استهلاك الطاقة	النتيجة العملية
جهاز قابل للارتداء مخصّص لغرض واحد	تشغيل منخفض الاستهلاك للطاقة ومخصّص لمهمة بعينها	يمكنه العمل بفاعلية على كميات ضئيلة جدًا من حرارة الجسم المُحصدة
ساعة ذكية / سوار لياقة	تشغيل عالي الاستهلاك للطاقة ومتعدد الميزات	لا يزال خارج نطاق ما يمكن لحرارة الجسم وحدها توفيره للاستخدام المتواصل
محاولات سابقة لساعات ذكية تعمل بحرارة الجسم	تعتمد على حرارة الجسم في التشغيل، لكنها محدودة الميزات	تطلبت تنازلات مثل شاشات خافتة غير تعمل باللمس

ويبرز كاشف الحمّى من Texas A&M نجاح هذه الاستراتيجية المركّزة. فغرضه الوحيد يتيح له العمل بفاعلية اعتمادًا على القدر القليل من الطاقة المستمدة من حرارة الجسم، وهو إنجاز لا تزال الساعات الذكية وأساور اللياقة الغنية بالميزات اليوم عاجزة عن تحقيقه. وهذا يثبت أنه، في الوقت الراهن، فإن نهج «الأقل هو الأكثر» في التصميم أكثر فاعلية لتحقيق المراقبة المستمرة.