Biomedical engineering is a vast field, and it takes a lot of dedication and hard work to excel. For those looking to take their studies to the next level, a capstone project, or senior design project, can be a great way to demonstrate their knowledge and skills. Here are some of the top capstone project ideas for biomedical engineering students.

1. Designing a Medical Device

Designing a medical device from scratch is a great way to show off your knowledge of biomedical engineering. This project could involve designing a new device, such as a prosthetic limb, or improving an existing device, such as a heart monitor. The project should be tailored to the student’s interests and skills, and should include research, design, and testing.

2. Developing a Diagnostic Tool

Designing a diagnostic tool is another great project idea for biomedical engineering students. This could involve developing a tool to detect a specific medical condition or designing a tool that could be used by medical professionals to diagnose a wide variety of conditions. As with the medical device project, this should involve research, design, and testing.

3. Creating an Assistive Technology

Assistive technology is an important area of biomedical engineering, and creating an assistive device can be an excellent project for biomedical engineering students. This could involve designing a device for people with physical disabilities, such as a wheelchair, or developing a device to help people with cognitive disabilities, such as those with autism.

4. Building a Robotic System

Robotic systems are becoming increasingly important in the medical field, and biomedical engineering students can use this project to develop their knowledge of robotics. This could involve designing a robot to assist with surgery or creating a robot to help with physical rehabilitation.

5. Developing a Medical App

Designing a medical app is a great way to show off your software development skills. This project could involve creating an app for medical professionals, such as one that allows them to quickly access patient records, or an app for patients, such as one that allows them to track their medical information.

Conclusion

These are just a few of the top capstone project ideas for biomedical engineering students. No matter which project you choose, it’s important to ensure that you conduct thorough research and testing to ensure that your project is successful. Good luck!

The post Top Five Capstone Project Ideas for Biomedical Engineering Students appeared first on ALZUBE.com.

Biomedical Engineers design and develop solutions so that people can live longer, healthier, independent, and more productive. To achieve that, biomedical engineers need to use the principles of mathematics, engineering, basic sciences, and health sciences to solve medical challenges.

Biomedical Engineering is characterized as a research-based multidisciplinary field. Medical and healthcare challenges are complex. To design and develop solutions for such challenges and needs we need to train engineering professionals with a broad and diverse curriculum that covers topics that includes mathematics, physics, chemistry, biology, anatomy, physiology, and statistics alongside topics from mechanical, electrical, and computer engineering. Biomedical engineering needs a broad spectrum of knowledge to be able to communicate with healthcare providers (their clients), other engineers, manufacturers, lawyers, and with regulatory agencies personal.

Since Biomedical Engineering is a broad field, it is very important to be focused. I suggest to all students interested in studying biomedical engineering to identify a medical challenge or a medical condition they are passionate about solving and/or they have a personal experience with and then focus all their energy, time, and efforts on learning everything they can to solve such medical challenge/condition. I am passionate about helping people with diabetes and osteoporosis heal their fractured bones faster. Therefore, I learned everything about bone tissue and about bone metabolism. then I used my engineering knowledge and skillset to design and develop solutions to accelerate bone healing in diabetic and osteoporotic patients. That included doing animal surgery, mechanical testing, histomorphometry, medical image analysis, and gene analysis. What is your passion?

About 80% of biomedical engineers complete another advanced degree: up to 40% of biomedical engineers join medical schools to become physicians and about 40% complete their graduate studies (Masters and Ph.D.) to become scientists. The rest join the workforce in the industry to become research and development engineers, service engineers, sales engineers, or maintenance engineers, or they work in a hospital as a clinical engineers.

The post What is Biomedical Engineering? and What do Biomedical Engineers Do? appeared first on ALZUBE.com.

إيجاد وظيفة في المجال الهندسي لن يأتي وليد فترة وجيزة يقوم فيها المهندس بالبحث عنها بعد التخرج، و لكن عملية مستمرة و طويلة و شاقة تبدأ في أول يوم دراسة في الجامعة، و لن تكون وليدة مهارات حسابية و علمية فقط بل مهارات تواصل و تفاعل و تكيف و ابداع و ابتكار. هكذا فقط يتم الحصول على أول وظيفة بعد التخرج في أي مجال هندسي

:أولا

 العمل الهندسي لازال مهنة غير معروفة الملامح لمعظم شرائح المجتمع سواء في دول العالم المتقدمة أو في دول العالم النامي، فماذا يعمل المهندس و ما هو دوره أمر مبهم حتى لأصحاب العمل و مدراء الشركات الذين لا يملكون درجة البكالوريوس في الهندسة. بالتالي حتى يستطيع المهندس أن يجد فرصة عمل سيكون عليه ان يثبت انه ملم بالصناعة الموجودة في الشركة أو المؤسسة التي تقدم بالعمل اليها أو بمهارات معينة يتم استخدامها في تلك الشركة أو المؤسسة. هنا على المهندس ان يجد طريقة للحصول على خبرة ولو قصيرة، و عليه أن ينمي مهاراته في الوسائل أو الاجراءات المتبعة في الشركة التي ينوي التقدم للعمل بها. قبل التقدم لاي وظيفة هنالك وظيفة بيتية للمهندس الباحث عن عمل و هي الالمام بمهام الشركة والخدمات التي تقدمها و من ثم تطوير مهارات تخدم مهام الشركة و خدماتها ليتم اختياره لشغل الوظيفة. من السنة الأولى في الجامعة على المهندس ان يبدأ بدراسة الشركات التي يرغب في العمل بها و المحاولة للتدريب فيها في فترة العطل الصيفية و تطوير مهارات مهمة لهذه الشركات

:ثانيا

 الانخراط في عمل تطوعي مدعوم عن طريق معونات منظمات محلية أو أقليمية أو دولية في مجال يرغبه المهندس أو يفضله ضمن مجال تخصصه لمدة عام على الأقل، مثلا مساعدة أهالي مجتمع معين على استخدام جهاز طبي أو صيانته أو معايرته أو مساعدة أفراد مجتمع محلي على تعلم مهارة أو تقنية معينة أو تعلم استخدام احدى البرمجيات . و يفضل هنا أن تكون الخدمة التطوعية مناسبة لتخصص المهندس حتى يتمكن المهندس من اعتبارها خبرة عملية هو في أمس الحاجة لها ليستطيع التقدم لشغل وظيفة دائمة في شركة متخصصة 

:ثالثا

 كتابة سيرة ذاتية بطريقة احترافية أو طلب مساعدة في كتابتها 

:رابعا

 تقديم طلبات للتوظيف للمواقع الالكترونية المتخصصة في نشر اعلانات التوظيف، او تقديم طلبات عن طريق سؤال الاهل و الاقارب و الأصدقاء عن الأماكن التي يمكن أن تطلب توظيف مهندسين طبيين. و هنا لا أقصد الأب او الأم أو .. أو…. بل أقصد سؤال  أحد أفراد العائلة أو المعارف الذي يعمل في مجالات الرعاية الصحية مثلا للهندسة الطبية الحيوية، طبيب أو ممرض أو فني مختبرات أو معالج طبيعي أو صيدلي أو موظف في شركة أدوية أو صاحب شركة أو موظف في شركة تأمين صحي

:خامسا

 ادراك أن مهنة الهندسة تتلخص بحل المشاكل، حيث أن المهندس يتم تدريبه و اكسابه مهارات لحل مشاكل و تحديات تقنية. و لكن الناس تريد  منتج في نهاية المطاف، حيث يبحث المستهلك بالدرجة الأولى عن منتج قوي و منتج يمكن الاعتماد عليه بثقة ليس من وجهة نظر هندسية فيما يتعلق بالحسابات و القراءات و لكن من وجهة نظر مستخدم يستخدم جهاز بسهولة و بخيارات متعددة و بمتعة. بالتالي الجزء الصعب و التحدي الهندسي هو ترجمة متطلبات المستخدم الى مواصفات هندسية ثم واقع و خيارات متوفرة في الجهاز، هنا على المهندس ان يدرك بأن المهم ليس في اكتساب المهارات الهندسية و لكن في توظيفها لترجمة متطلبات المستخدم الى منتج يسعد المستخدم و يسعد قسم التسويق من خلال ايجاد فرصة لعمل أرباح مالية من منتج يفي بطموحات المستخدم. و على المهندس التعليم المستمر كشيء أساسي في مهنة الهندسة و ذلك حتى على المستوى اليومي في تعلم مهارات جديدة و وسائل جديدة و عدم الاكتفاء بالمهارات و الوسائل التي تعلمها في فترة الدراسة لانها ادنى المتطلبات للحصول على درجة البكالوريوس 

:سادسا

 العمل المهني مرتبط ارتباط كلي بالتواصل و التعامل مع الناس، لذلك على المهندس الطبي الحيوي أو اي مهندس اتقان مهارات التواصل بكافة أساليبها و خصوصا مع مسؤولي قسمي الانتاج و التسويق، لأن كل منهما يبحث عن شيء مختلف في المنتج غير الحسابات و التصاميم التي وضعها المهندس أو المطور. بالتالي يجب ايجاد طريقة فعالة للتواصل من قبل المهندس مع الاخرين. حيث يتم اتهام المهندسين دائما بعدم قدرتهم على فهم النظام المالي و الانتاجي و عدم القدرة على التواصل مع المستثمرين و الممولين و اصحاب الاسهم في الشركات  لضعفهم في مهارات التواصل. لذا على المهندس ان ينمي مهارات التواصل مثل الكتابة التقنية و التقديم و…….و

:سابعا

بناء شبكة معارف قوية و فعالة من خلال التواصل مع أكبر عدد ممكن من مقدمي الرعاية الصحية عن طريق الانضمام للجمعيات و المنتديات و النقابات المهنية المتخصصة في مجال اهتمام المهندس. و أفضل طريق للتعارف و التواصل هي عن طريق توصية زميل أو مدرس أو معرفة للتواصل، هذه الطريقة أفضل بخمسين مرة من مجرد تقديم النفس لشخص لأول مرة بدون سابق معرفة أو توصية. أيضا من خلال المشاركة في منتديات متخصصة و مجموعات على شبكات التواصل الاجتماعي و الانخراط في تواصل و حوار مستمر و فعال دائما، ليس فقط من أجل معرفة ما هي اخر التطورات في المجال الصناعي و المهني و لكن للتعارف و لقاء الاخرين

:ثامنا

 تغير طريقة تفكير المهندسين المبنية على الخطأ و الصواب، أو المدخل و المخرج، أو ما يمكن عمله و ما لايمكن عمله. و هذا غير منطقي في عالم الأعمال و ذلك لوجود مناطق رمادية واسعة بين الخطا و الصواب و ما يمكن عمله و بين ما لا يمكن عمله من خلال تأجيله

:تاسعا

 الايمان بأن دراسة الهندسة لا تعني دراسة تخصص لبناء ثروة مهولة بل لتغيير العالم و المحيط من حولنا لجعله مكان أفضل و أسهل للعيش فيه باستخدام التكنولوجيا المتاحة و ما هو غير موجود في مهن اخرى

The post كيف تحصل على أول وظيفة لك بعد التخرج في المجالات الهندسة؟ تسعة نصائح appeared first on ALZUBE.com.

معظم حياتي المهنية كانت في سنوات القرن ال 20، قرن الفيزياء والإلكترونيات والإتصالات والمواصلات فائقة السرعة. والان فنحن جميعا، وبالأخص طالباتنا وطلابنا، لدينا إمتياز العيش في الفترة الإنتقالية إلى القرن ال 21  – والمفترض أنه قرن علم الحياة والمعلوماتية

— Charles M. Vest

---

الهندسة الطبية الحيوية هي التخصص الهندسي الذي يسعى لتدريب وتأهيل مهندسات ومهندسين قادرين على إستخدام المفاهيم الهندسية والرياضية والعلوم الأساسية لتصميم وتطوير حلول للمشاكل والتحديات التي تواجه مقدمي ومؤسسات الرعاية الصحية. إزداد الإهتمام في تخصص الهندسة الطبية الحيوية من قبل الطلبة والأهالي والمؤسسات الأكاديمية وحتى الحكومات على حد سواء. سبب هذا الإهتمام المتزايد يكمن في إدراك الحاجة الملحة لإبتكار وتطوير حلول خلاقة وإبداعية ذات تكلفة مقبولة للتحديات الغير مسبوقة التي تواجه الأنظمة الصحية في جميع دول العالم والتي تهدد بتصدع وإنهيار لبعض هذه الأنظمة. لننظر على سبيل المثال اثار إنتشار فيروس كورونا المستجد – كوفيد ١٩

لكن لازال هناك من يشكك في فائدة ونجاعة إستثمار الوقت والجهد والمال في دراسة تخصص الهندسة الطبية الحيوية. سأقوم في هذا المقال بتقديم رأي لأحد العلماء والقادة الأكاديميين المميزين على المستوى العالمي والذي يمكن من خلاله معرفة ما إذا كان تخصص الهندسة الطبية الحيوية فرصة أم لا. نحن في أمس الحاجة لتقديم وإبراز أراء العلماء وقادة الفكر والرأي ذوي الخبرة والسجلات الأكاديمية المتميزة والمثبتة لقدراتهم ورؤيتهم المستقبلية الحصيفة، خاصة في زمن الضوضاء الفكري والثقة العمياء لعدد كبير من الناس بالإشاعات والأوهام والتي أصبحت تنتشر كالنار في الهشيم

أنا الدكتور لؤي الزعبي، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية، وأقوم بكتابة مقالات متعددة كجهد شخصي على موقعي الإلكتروني للفائدة العلمية لرواد وزوار الموقع. أكتب في مواضيع متعددة لكن متخصصة في العلمي والهندسي منها، وبالإخص المواضيع المتعلقة بالهندسة الطبية الحيوية والتدريس والتدريب الهندسي. إذا كنت من الزوار الجدد لا تتردد أو تتردي بالتسجيل في الموقع حتى يتسنى لك الإضطلاع على المقالات الجديدة عند مباشرة لحظة نشرها على الموقع. التسجيل في الموقع يمكنك من المشاركة في الإستبيانات ويمكنك من التعليق على المقالات والمشاركة في منتدى الموقع

بعد هذه المقدمة، لنعد إلى موضوع المقال

العالم الذي سأقوم بتقديم والتعليق على رأيه هو البرفسور تشارلز فيست. البرفسور فيست هو الرئيس السابق لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الموجود في مدينة كامبريدج في ولاية ماساتشوستس الأمريكية. للعلم فإن المعهد المذكو مصنف رقم

The post هل الهندسة الطبية الحيوية فرصة القرن ال 21؟ اليكم ما قاله الرئيس السابق لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا appeared first on ALZUBE.com.

تقوم الشركات بإعتماد و إستخدام برامج وتقنيات التعرف على الوجه والتي تقوم أيضا بقياس درجة حرارة الزوار من خلال تقنيات التصوير الحراري فيما يمكن أن يصبح الوضع الطبيعي الجديد في عصرنا الحالي

مقدمة

درجة حرارة جسمك لم تعد تعتبر معلمة شخصية خاصة. هذا هو الموقف الذي تتخذه الشركات والمؤسسات في جميع أنحاء العالم أثناء تركيبها كاميرات التصوير والتشخيص حراري والتي غالبًا ما تكون مزودة بتقنيات التعرف على الوجه. تتخذ الشركات والمؤسسات هذه الإجراءات في مبانيها في محاولة منها للتعامل مع تداعيات جائحة فيروس كوفيد ١٩

في كل من المطارات، والمباني المكتبية، ومطاعم الوجبات السريعة، والمكاتب الحكومية، والمستشفيات، ومراكز التسوق، والجامعات، وكل أنواع الأماكن يتم الان إعتماد هذه التكنولوجيا والتقنيات الخاصة بها بسرعة. هذا التوجه أصبح الان يعد توجه شامل أطلق عليه وصف: أتمتة فحوصات درجات حرارة الجسم

الهدف هو رصد أي شخص مصاب بالحمى يحاول دخول مبنى المؤسسة أو الشركة و من ثم إبعاده. يقلل هذا الإجراء نظريا من إنتشار فيروس الكورونا (كوفيد ١٩) ويبث بعض من الطمأنينة و راحة البال لدى الأشخاص الموجودين في المبنى. أو على أقل تقدير، يوفر إستخدام هذه التقنيات نوع من الحماية القانونية للمؤسسات والشركات. حيث يمكن لهذه المؤسسات والشركات الإشارة إلى التقنيات المستخدمة حتى تثبت أنها إتخذت تدابير ملموسة لحماية موظفيها و مراجعيها و قاطني المباني من فيروس كوفيد ١٩

تقوم الكاميرات الحرارية برسم خريطة حرارية للجسم إعتمادا على تقنيات قياس توهج الأشعة تحت الحمراء. تستهدف الكاميرات عادةً بعض المواقع الرئيسية المحددة على وجه الشخص للحصول على أدق قراءة لدرجة حرارة الجسم. تشير درجة الحرارة التي تزيد عن مئة درجة فهرنهايت (ثمانية وثلاثون درجة مئوية) إلى وجود حمى، وهي أحد الأعراض الرئيسية للإصابة بفيروس كوفيد ١٩

تقوم العديد من الشركات والمؤسسات بإقران الكاميرات الحرارية و إستخدامها مع برنامج حاسوبي خاص بالتعرف على الوجه و التعرف على أدلة و محددات الموظفين الحيوية. يقوم الموظفون بتسجيل الوصول لمبنى الشركة أو المؤسسة بالوقوف أمام الكاميرا أو الكشك المخصص، و من ثم يحدد هذا النظام المزدوج والمكون من الكاميرا الحرارية و برنامج التعرف على الوجه شخصية الزائر للمبنى و درجة حرارته في نفس الوقت. يستغرق الأمر بضع ثوانٍ فقط بدون الحاجة لأي من أشكال التواصل أو التفاعل الجسدي

الشركات الهندسية المطورة

تستخدم هذه التكنولوجيا حاليا على نطاق واسع في الصين وكوريا الجنوبية ، ولكن العديد من الدول الأخرى في العالم بدأت بتبنيها أيضًا . شركة بوب-أي-دي واحدة من العديد من مقدمي تقنيات وحلول هذه الخدمة. قبل تفشي وباء كوفيد ١٩ ، كانت الشركة و التي تتخذ من ولاية كاليفورنيا الأمريكية مقراً لها، تتطور وتبيع أنظمة التعرف على الوجه و التي حلت محل البطاقات دخول المباني المغناطيسية و المفاتيح اللاسلكية الذكية الخاصة بدخول المباني والقاعات. منذ بدء جائحة الوباء العالمي، أضافت الشركة خيار إستخدام الكاميرات الحرارية إلى نظامها الخاص بالتعرف على الوجه والمميزات الحيوية، و بدأت بتسويق النظام الثنائي (التعرف على الوجه والمسح الحراري) على شكل كشك (كابينة) حيث يمكن للموظفين تسجيل وصولهم إلى مكان العمل

باعت شركة بوب-أي-دي حوالي ٦٠٠ من هذه الأجهزة في الولايات المتحدة لدور رعاية كبار السن، والمباني المكتبية، ومرافق التصنيع، ومطاعم الوجبات السريعة، بما في ذلك بعض مواقع مترو الأنفاق و سلسة مطاعم تاكو بيل الأمريكية، كما يقول ييل جولدبيرج، رئيس موظفيي شركة بوب-أي-دي. ويقول جولدبيرج: هناك شعور بالحاجة الملحة لتقنياتنا الآن. فالشركات والمؤسسات تريد العودة إلى العمل و تريد الحصول على تقنية ما يتم إستخدامها للحفاظ على سلامة موظفيها

يعتمد برنامج شركة بوب-أي-دي على خوارزميات خاصة لتحديد سمات دالة في الوجه لتحدد هوية الشخص ولتحدد منطقة الوجه المثلى لإجراء المسح الحراري لتحديد درجة حرارة الشخص. تشير بعض الدراسات والأبحاث إلى أن درجة حرارة الزاوية الداخلية للعين هي أفضل مؤشر لدرجة حرارة الجسم الداخلية. هناك يقيس نظام شركة بوب-أي-دي الثنائي درجة الحرارة بالإضافة لقياس حرارة جبهة الشخص. ويقول جولدبيرج أن دقة برمجية النظام في حدود نصف درجة فهرنهايت. هناك شركات أخرى تقدم أنظمة ثنائية مشابهة قادرة على التعرف على سمات الوجه و قادرة على مسح وتحديد درجات الحرارة، مثل لاماساتيك، و رمارك هولدنجز، و مريديان، والعديد من الشركات الأخرى

أما شركة كوجنيز التي تتخذ من كاليفورنيا مقراً لها، فقد نقلت هذا المفهوم خطوة أبعد. تقدم شركة كوجنيز نظامًا يقوم وبشكل متواصل بالتتبع والمسح الحراري لعدد كبير لا متناهي من الأشخاص في الوقت الحقيقي ضمن دائرة قطرها من ٦ إلى ١٦ قدم (من ٢ إلى ٥ أمتار). يقول دانييل بترمان، المؤسس والمدير التنفيذي المشارك لشركة كوجنيز، إن نظام الشركة يستخدم تقنيات الذكاء الصناعي وبالأخص تقنيات التعليم العميق للتمكن من تمييز الأشخاص، و لرسم خرائط سمات الوجه، وللتعرف على وجوه الأشخاص، وللتعرف على الأشياء المجسمة مثل الأقنعة. تقنيات الذكاء الصناعي المستخدمة يمكنها تحديد و تصحيح التأثيرات البيئية المحيطة على درجة حرارة البشرة، كما لو دخل شخص ما إلى مبنى دافئ في يوم شديد البرودة في الخارج، على حد قول دانييل بترمان

ويقول بتيرمان إن جهاز شركة كوجنيز دقيق في حدود العشر الواحد إلى ال ثلاثة بالعشرة من درجة الفهرنهايت. لقد ساعدت تقنيات الذكاء الاصطناعي في الحد من هامش الخطأ في قراءة درجات الحرارة من خلال قياس ومقارنة درجات حرارة جميع الأشخاص الموجودين في الغرفة الواحدة وتبنيها كمستويات حرارية أساس للمقارنة معها، و أيضا من خلال أخذ قراءات حرارية من أجزاء وأماكن مختلفة من وجوه الناس. ويقول بتيرمان إن النظام قد تم تركيبه في مئات المواقع، بما في ذلك مرافق معالجة وتصنيع الأغذية والمصانع والمستودعات ومراكز التوزيع والمستشفيات ومباني المكاتب وأماكن المناسبات والفعاليات الكبيرة

شركة ألتوروز، التي تتخذ من كاليفورنيا مقراً لها والتي تمتلك مكاتب إقليمية في أوروبا والأرجنتين، تقدم أيضا نظاماً يقوم بفحص وجود الحمى (ارتفاع درجة حرارة الجسم) لدى مجموعات كبيرة من الناس في وقت واحد و في نفس الوقت بالتعرف على سمات الوجه. يتم وضع الكاميرات في أماكن مرتفعة، في العادة بالقرب من سقف القاعة أو الغرفة، ويمكن لهذا النظام تتبع ومسح حتى ثلاثون شخصًا معا ضمن مسافة تصل إلى ثلاثة أمتار

تقنية الذكاء الاصطناعي المستخدمة في نظام شركة ألتوروز تمكن البرنامج الحاسوبي من تمييز وجوه الناس عن الأجسام الأخرى الدافئة الموجدودة في المحيط، مثل أكواب القهوة. كما يعتمد نظام شركة ألتوروز على تقنيات الذكاء الاصطناعي للعثور على النقاط المناسبة على الوجه للحصول على قياسات درجة الحرارة بمعدل دقة يصل إلى خمسة وتسعين في المائة وفقا للشركة المطورة للنظام. يمكن للنظام حتى أن يحدد هوية الأشخاص الذين يلبسون الأقنعة. ويقول أندريه يوركفيتش، رئيس قسم التكنولوجيا في شركة ألتوروز، إن قراءات درجات الحرارة دقيقة في حدود النصف درجة فهرنهايت.

ويقول يوركيفيتش أن من بين العملاء الذين يستخدمون تكنولوجيا شركة ألتوروز من مجموعة كبيرة من الفنادق والمكاتب ومرافق التصنيع و شركات خطوط الرحلات البحرية والمدارس، ويضيف بأن الشركة حققت مبيعات في الولايات المتحدة الأمريكية و في مختلف أنحاء العالم. ويقول: “إننا نعتبر نظامنا هذا أحد حلول للسلامة والأمان”. وقد ترى بعض الشركات أن هذا النوع الحلول التقنية يعتبر شكل من أشكال الضمانات القانونية. “إذا مرض شخص ما أثناء تواجده في العمل و قام بإتخاذ إجراءات قانونية مثل تقديم شكوى، فإن الشركة أو المؤسسة قادرة على إثبات أنها بذلت قصارى جهدها لحماية الموظفين والاشخاص” حسب أندريه يوركفيتش.

التحديات والسلبيات

ولكن من خلال إقران أنظمة المسح والقياس الحراري ببرامج التعرف على الوجه، فإن إدارات الشركات والمؤسسات، على نحو ما، تقوم بجمع معلومات وبيانات طبية للأشخاص. إن ما يفعلونه بهذه المعلومات يقع بالكامل ضمن نطاق سيطرتهم وحدهم. ويقوليوركيفيتش: إن هذا الأمر خارج نطاق سيطرتنا كشركة مطورة للنظام إلى حد كبير

أثارة حقيقة جمع المعلومات والبانات الطبية مخاوف الكثير من الناس، بما في ذلك علماء الأخلاقيات المهنية والطبية وجماعات الحريات المدنية. على سبيل المثال ، قال مسؤولون حكوميون في ولاية هاواي الأمريكية في العاشر من يونيو ٢٠٢٠ إن الولاية ستطبق أنظمة التعرف على الوجه وفحص درجة الحرارة الثنائية في مطارات الولاية. وردًا على ذلك ، رد الإتحاد الأمريكي للحريات المدنية في ولاية هاواي في رسالة إلى المسؤولين الحكوميين ، واصفًا الإجراءات بأنها غير فعالة ، وغير ضرورية ، و بأنها محفز لإساءة الإستخدام ، ومكلفة ، وربما غير دستورية ، وبإختصار: مخيفة

يجدر التنويه إلى أن الكاميرات الحرارية لها حدود فيما يتعلق بدقة قراءاتها، بما في ذلك تأثيرات درجة حرارة البيئة المحيطة، و رطوبة البشرة، و لبس النظارات، وعوامل مؤثرة أخرى عديدة. يعتبر الجزء الداخلي للعين هدف جيد لقياس درجة حرارة الجسم، ولكنه هدف صغير، ويمكن أن يؤثر تغيير زاوية القراءة على دقة قراءة درجة الحرارة. أوضح دليل إسترشادي نشر عام ٢٠١٤ من المركز الأمريكي للتحكم بالأمراض ومنع إنتشارها  أن كاميرات المسح الحراري ليست دقيقة بقدر دقة أجهزة قياس الحرارة المتوفرة على شكل مسدس غير الملامس، وقد يكون إستخدامها أكثر صعوبة من ما هو متوقع

مع ذلك، فقد مهدت الوكالات الفدراليّة الأمريكيّة التي تشرف على إعتماد والسماح بإستخدام هذه التقنيات الطريق أمام أجهزة المسح الحراري في محاولة للإسراع في الإستجابة لوباء فيروس كورونا المستجد – كوفيد ١٩. وقالت إدارة مؤسسة الغذاء والدواء الأمريكيّة التي تشرف على الأجهزة الطّبّيّة والتشخيصية أنها ستسمح مؤقّتًا للشركات بتسويق الكاميرات الحراريّة التي لم يتم فحصها بشكل مكثف بعد. وتقول الإرشادات أنه يجب إستخدام طريقة ثانية للفحص أكثر موثوقية، مثل إستخدام أجهزة قياس الحرارة السريرية التقليدية، للتأكد من النتائج مرة ثانية عند الإشتباه بوجود الحمى لدى الشخص. ولكن المبادئ التوجيهية لا يتم فرض تنفيذها قانونياً.

ورغم أن القانون الفيدرالي يحظر على الشركات إرغام العمال على إجراء الفحوصات الطبية (والتي من ضمنها فحوصات درجات الحرارة)، فقد قامت لجنة تكافؤ فرص العمل في الولايات المتحدة في مارس/آذار ٢٠٢٠ بتعديل قواعدها، الأمر الذي سمح لأصحاب العمل بأخذ درجات حرارة العمال في أي وقت

وتشعر بعض المجموعات المدنية بالقلق بأن تصبح البنية التحتية التي يتم تطويرها وإنشائها للمراقبة والتي بنيت لمجابهة وباء فيروس كورونا المستجد دائمة. وقد ينتهي الأمر إلى إستخدام هذه الأجهزة ليس فقط ضمن نطاق الموظفين في الشركات التي تختار مثل هذه الأنظمة، بل وأيضاً في الأماكن العامة، وفي مثل هذه الحالات يصبح من الصعب حماية هذه البيانات من إساءة الاستخدام، حسب قول هذه المجموعات

نشرت مؤسسة الحدود الإلكترونية مؤخراً في إبريل/نيسان ٢٠٢٠ بياناً حول هذه المسألة، حيث تضمن البيان: “إنفاق المال لشراء وتركيب البنية التحتية الأساسية مثل ما يسمى كاميرات الكشف عن الـحُمَّى (الكشف عن ارتفاع درجة الحرارة) يزيد من إحتمالات بقاء إستخدام هذه الأجهزة والأنظمة لمدة تطول  فائدتها أثناء أزمة الصحة العامة الناجمة عن إنتشار فيروس كورونا المستجد – كوفيد ١٩. وبوسع كاميرات المراقبة هذه في الأماكن العامة أن تعمل على التأثير على و حتى تجميد حرية التعبير والحركة و التجمع؛ وتعمل على المساعدة في المضايقات الموجهة والإفراط في التضييق على عمل السكان الضعفاء قليلي الحيلة؛ وفتح الباب لتقنيات وحلول تمييز سمات الوجوه في الوقت التذي تحاول المدن والدول حظر هذه التقنيات والحلول

ولكن ربما كانت الحجة الأكثر إقناعًا ضد إستخدام الكاميرات الحرارية هي أنها قد تكون غير فعالة. البحث عن وتحديد وجود الحمى فقط يساعد في التعرف جزء بسيط من الأشخاص المصابين بفيروس كورونا المستجد – كوفيد ١٩.  لن تتعرف هذه الكاميرات على الأشخاص المصابين والذين هم بدون أعراض (أولئك الذين لديهم الفيروس ولكن ليس لديهم أعراض المرض) ولن تتعرف على الأشخاص فى مرحلة ما قبل ظهور الأعراض (أولئك الذين أصيبوا مؤخرًا لكن لم تظهر عليهم أعراض المرض بعد). أثار العلماء في المركز الأمريكي للسيطرة على الأمراض مؤخرًا أسئلة حول هذه التقنية ونجاعة إستخدامها، قائلين إن فحص الحمى في المطارات طريقة غير فعالة لمكافحة جائحة فايروس كوفيد ١٩

من جهتها، تقول الشركات التي تسوق تكنولوجيا وأنظمة الكاميرات الحرارية أنها توفر أداة يمكن إستخدامها مع تدابير أخرى للمساعدة في الحد من انتشار فيروس كوفيد ١٩. يقول جولدبيرج من شركة بوب-أي-دي:  إننا نحاول جعل عملية قياس درجات الحرارة أوتوماتيكية، ما نقوم به ليس الحل الوحيد الذي يجعلنا نتجاوز هذا الجائحة، ولكننا نعتقد أنه خطوة كبيرة في الإتجاه الصحيح

المراجع

https://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/entering-a-building-may-soon-involve-a-thermal-scan-and-facial-recognition

إفصاحات خاصة بالمقال

The post قريبا جدا سيتضمن دخول المباني إجراء مسح حراري والتعرض لتقنيات التعرف على الوجه appeared first on ALZUBE.com.

تتدافع الشركات الناشئة التقنية (الهندسية الطبية) لتطوير رقائق إلكترونية تشير إلى وجود أحد ثلاثة عناصر بيولوجية مهمة في تشخيص فيروسات الكورونا ومنها كوفيد 19، وهي: أولا، تحديد وجود الحمض النووي الريبي للفيروس  وهو الحمض النووي الذي يحمل إشارة الشيفرة الوراثية إلى خارج النواة ليتم تحويل الشيفرة الوراثية إلى بروتينات ذات وظيفة. ثانيا، تحديد وجود الأجسام المضادة المصنعة من قبل جهاز المناعة لتحييد وإيقاف عمل الفيروسات، و ثالثا، تحديد وجود بروتينات أو أجزاء بروتينات هيكلية محددة خاصة بجسم فيروس كورونا الخارجي تميزه عن غيره من الفيروسات تسمى مستضدات

تقوم بوخز إصبعك أو مسح/نخر أنفك لصب عينة صغيرة من السائل المستخرج على رقاقة إلكترونية مصنعة من مواد أشباه الموصلات. قم بعد ذلك بإدخال الرقاقة الإلكترونية في قارئة إلكترونية يدوية غير مكلفة (رخيصة)، وفي غضون دقيقة أو نحو ذلك تعرض شاشة القارئة الإلكترونية الصغيرة قائمة بالنتائج – النتيجة سلبية بالنسبة للفيروس التاجي الجديد كوفيد 19، ونتيجتك إيجابية بالنسبة للأجسام المضادة. مبارك عليك. النتيجة تشير إلى عدم وجدود فيروسات حية وتشير إلى وجود مضادات حيوية قادرة على مواجهة وقتل الفيروس في حال التعرض له من جديد، لديك مناعة لهذا الفيروس الخطير. إحتمالية إعطاء نتائج خاطئة منخفضة للغاية. سيتم إجازتك والسماح لك بدخول مبنى شركتك مجددا أو سيمكنك الطيران والسفر من جديد على متن طائرة. مرحى لك

هذا النوع من الإختبارات السريعة والفورية مجرد حلم الآن. معظم الإختبارات المتوفرة اليوم لمعرفة ما إذا كان الأشخاص مصابون بفيروسات كورونا (والتي منها كوفيد 19) تتم بإستخدام تقنية دقيقة تسمى علميا ب النسخ العكسي لتفاعل البوليميريز التسلسلي. تبحث هذه العملية عن سلسلة معينة من الحمض النووي الريبي في العينة – في هذه الحالة، نبحث عن تسلسل نووي ريبي فريد للفيروس التاجي (كورونا فيروس). ثم يم نسخ هذا السلسلة بشكل متكرر لمضاعفة عددها من خلال إضافة مواد كيميائية مختلفة وتغيير درجة حرارة المحلول بشكل دوري. يجدر التنويه هنا إلى أن كمية أي حمض نووي ريبي لأي فيروس أو بروتين تكون كمية متناهية في الصغر، بالتالي حتى يتم تحديد وجود هذا الحمض الريبي من عدمه يجب إيجاد وسيلة لمضاعفة كميته. هذا ما نقوم به في عملية  النسخ العكسي لتفاعل البوليميريز التسلسلي. أيضا، يجب التنويه إلى أن الحمض النووي الريبي هو أفضل محدد لوجود أي فيروس أو بروتين في الخلايا الحية، لهذا السبب نسعى لتحديده عند تشخيص فيروسات كورونا بشكل عام وبالتحديد فيروس كوفيد 19. خلال عملية تكثير ومضاعفة أعداد الحمض الريبي، يتم لصق جزيء كيميائي متوهج (فلورسينت) لكل نسخة من نسخ الحمض الريبي التي تم مضاعفتها؛ عندما تتراكم نسخ حمض نووي ريبي كافية، تتوهج العينات عند تعرضها لضوء خاص، توهج العينات يمكن قياسه ويعطينا تقييم دقيق عن وجود الفيروسات وعن عددها في الجسم. تتطلب معظم هذه الإختبارات مختبرًا متخصصا بأجهزة خاصة. علاوة على ذلك، المواد الكيميائية الضرورية لهذه الإختبارات شحيحة ومكلفة ولا يوجد لها مصنعين في معظم دول العالم. ظهرت مؤخرا إختبارات أسرع تستخدم تقنيات مختلفة- تلك التي تنتج نتائج في أقل من 15 دقيقة – لكن حذاري، تعاني هذه الإختبارات الجديدة والسريعة من سلبية خطيرة وهي إعطاء نتائج سلبية كاذبة (تكون نتيجة الفحص سلبية، مما يعني عدم وجود فيروس كوفيد 19، مع أن الحقيقة تكون وجود الفيروس لكن الفحص لم يستطع كشف الفيروس). شيء خطير! ويدل على فشل في دقة الفحص

ثم هناك إختبارات تحديد وجود الأجسام المضادة المصنعة من قبل جهاز المناعة، وتسمى أيضًا اختبارات مصل الدم. يمكن لهذه الإختبارات أن تحدد هذه فقط ما إذا كان شخص ما قد أصيب بالفيروس في الماضي، وليس ما إذا كان مريضًا حاليًا. يتم من خلال هذه الفحوصات تحديد في ما إذا كان الجهاز المناعي للمريض قد بدأ في تكوين أجسام مضادة ضد فيروس معين لمواجهته وإيقاف عمله من خلال إستخدام الدم المسحوب بالطرق الطبية أو من خلال إستخدام عينة صغيرة من الدم من وخز الإصبع. ترتبط الأجسام المضادة في الموجودة في عينة الدم المسحوبة أو المستخرجة ببروتين مضمن/مزروع في/على شريط إختبار أثناء مرور ودفع عينة الدم على طول شريط الإختبار. يجدر التنويه هنا إلى أن البروتين المزروع على شريط الإختبار هو بروتين خاص بفيروس الكورونا المراد تحديد وجود مضادات حيوية ضده. عند وجود المضادات الحيوية يحدث تغيير في لون شريط الإختبار بسبب إرتباط المضادات الحيوية من عينة الدم بالبروتين المزروع على شريط الإختبار. تعمل هذه الإختبارات بطريقة مشابهة لعصا إختبار الحمل المتوفرة تجاريا في الصيدليات. تم إبتكار وتقديم أكثر من 100 إختبار للأجسام المضادة لفيروسات الكورونا (ومن ضمنها كوفيد 19)، لكن دقتها تختلف من إختبار لإختبار ومن مصنع لمصنع

ثالث أنواع الفحوصات هو فحص المستضدات (انتيجنز). للتذكير، المستضد هو بروتين أو جزء من بروتين يتواجد على سطح الفيروس أو الخلية يكون محدد ومميز لهذا الفيروس أو لهذه الخلية. يجدر التنويه إلى أن كل فيروس لديه مستضدات خاصة لا توجد في أي فيروس اخر وكذلك الحال بالنسبة للخلايا. علميا، نحدد الفيروسات والخلايا ونميزها عن بعضها البعض من خلال شكلها وما تفرزه ومن خلال المستضدات الموجودة على سطحها. تبحث إختبارات تحديد المستضدات الحديثة المستخدمة في تحديد الفيروسات النشيطة والخطيرة  عن شظايا أو أجزاء بروتين التاج (البروتينات البارزة من جسم الفيروس الكروي والتي تعطيها شكل التاج والتي تلتصق بالخلايا التي تنوي مهاجمتها) المميز للفيروس التاجي في عينة من مسحة أنفية. تستخدم هذه الإختبارت لتحديد الإصابة بالفيروس. هذه الإختبارت أقل حساسية للفيروس وأقل دقة من إختبارات تحديد الحمض النووي الريبي ولكنها تعطي نتائج أسرع بكثير. يجدر الإشارة إلى أن إدارة الغذاء والدواء في الولايات المتحدة الأمريكة قد بدأت للتو الموافقة على هذه الإختبارات – في شهر أيار

كل هذه الاختبارات المذكورة لها إيجابياتها و لديها أيضا سلبيات خطيرة يمكن أن تكون مميتة في تشخيص الإصابة في فيروسات كورونا وبالأخص فيروس كوفيد 19. إذن، ما هو المطلوب لإيجاد وإبتكار فحص تشخيصي سريع ودقيق ومنخفض التكلفة للمساعدة في مجابهة جائحة فيروس كورونا المستجد؟

سحر رقائق الإستشعار الإلكتروني البيولوجي – المجسات الإلكترونية الحيوية

الجواب لما هو مطلوب، حسب ما تقول جيسيكا غوميز الرئيس التنفيذي وأحد مؤسسي شركة روج-فالي-مايكرو-ديفايسز، قد يكون في رقائق أجهزة الإستشعار والتحسس الحيوي الإلكترونية. يجدر الإشارة هنا إلى أن شركة هذه هي عبارة عن مصنع رقائق طبقية (على شكل طبقات) متخصص في تصنيع الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (ميمز) وأجهزة الإستشعار الحيوي/الطبي والمجسات الإلكترونية. وتقول جيسيكا بأن الشركة تعمل مع العديد من الشركات الناشئة التي تتسابق لإنتاج أجهزة إستشعار حيوي/طبي إلكترونية لإستخدامها في إختبارات تشخيص الفيروسات التاجية (فيروسات كورونا) والتي منها كوفيد 19

تتحدث إثنتان من هذه الشركات وهما – كارديا-بيو وهيميكس – علنًا عن عملهما ونتائجهما في هذا مجال تصميم وتطوير رقائق الإستشعار والتحسس الحيوي الإلكترونية. الرقائق التي يتم تطويرها في هاتين الشركتين لديها العديد من أوجه التشابه مع بعض الإختلافات البسيطة

تعتمد المستشعرات (المجسات) الحيوية الإلكترونية المستخدمة للكشف عن وجود الحمض النووي الريبيللفيروسات أو المستخدمة للكشف عن الأجسام المضادة أو المستخدمة للكشف عن المستضدات الموجودة على سطح الفيروس، جميعها، على دوائر كهربائية مصنعة من مواد أشباه الموصلات المغلفة في مادة بيولوجية خاصة (بكل فيروس) تكون قادرة على جذب و ربط المواد الحيوية الخاصة بالفيروس ذات الأهمية في عينة مجهزة على شكل محلول سائل. عندما يحدث الترابط ما بين المواد الحيوية المزروعة على سطح الدوائر الكهربائية من جهة والمواد الحيوية الموجودة في العينة السائلة يتغير تدفق الإلكترونات عبر الدائرة الكهربائية بشكل ملحوظ. تحاكي طريقة العمل هذه إلى حد كبير عمل الترانزستورات الكهربائية التقليدية والتي تتكون من مصدر للطاقة  (بطارية) و مسار إستنزاف (درين) وبوابة (جيت) بينهما. ولكن في المستشعرات الحيوية، يتم التحكم في البوابة (جيت) من خلال ترابط الجزيئات الحيوية بدلاً من إشارة الجهد الكهربائي من مصدر الطاقة، وهنا يصبح لدينا ما يسم ب – بيو-فت

لا تتطلب أجهزة الاستشعار البيولوجي الإلكترونية مضاعفة (زيادة كمية) أي مادة لتوليد إشارة من أجل تحديد وجودها من عدمه (كما هو الحال في تحديد الحمض النووي الريبي)، ولا تحتاج العينة البيولوجية أن تمر عبر خطوات معالجة مخبرية متعددة. وهذا يعني أن الاختبارات يمكن أن تكون سريعة للغاية، حيث يمكن الحصول على النتائج في أقل من 60 ثانية. ولأن الرقاقة يمكن أن تحتوي على دوائر كهربائية متعددة، فيمكن عمل أنواع مختلفة من  الإختبارات بنفس اللحظة ( الحمض النووي الريبي للفيروس، والأجسام المضادة، والمستضدات) على نفس الشريحة – الشرط الوحيد هو أن يتم تحديد المواد البيولوجية الخاصة بكل فحص لزراعتها (طباعتها) على الرقائق الكهربائية والقادرة على الإرتباط بالمواد الحيوية الخاصة بالفيروس المراد تحديد وجوده من عدمه. تعمل المواد البيولوجية المختلفة المزروعة على الرقائق ككاشفات حيوية والتي بدورها تقوم بعمل إختبارات مختلفة. يسمح ذلك للنظام (الرقائق الإلكترونية والمواد المزروعة على سطحها) بالصيد بحثًا عن مجموعة متنوعة من أجزاء الحمض النووي الريبي والأجسام المضادة والمستضدات  الخاصة بالفيروس. ليس فقط الجزيئات الحيوية المعروفة أو الأكثر إحتمالًا بل مجموعة واسعة محتملة. يمكن لمثل هذا النهج أن يقلل من النتائج الخاطئة ويوفر معلومات إضافية مفيدة حول صحة المريض، يمكننا هذا النظام من فحص إمكانية وجود فيروسات الإنفلونزا التقليدية والفيروس التاجي الجديد (كوفيد 19) في نفس الوقت

تعتمد أجهزة الاستشعار الحيوية قيد التطوير من  قبل – كارديا-بيو وهيميكس – على الجرافين والأنابيب النانوية الكربونية، والتي تستخدم في كلتا الحالتين كمواد رئيسية في تصنيع أشباه الموصلات المستخدمة من قبل هاتين الشركتين. على عكس السيليكون، لا تتحلل ولا تتفكك هذه المواد عندما تتلامس مع سائل بيولوجي أو سائل كيميائي. وأيضا، لدى هذه المواد (الجرافين والأنابيب النانوية الكربونية) ميزة السرعة الكبيرة مقارنة مع أشباه الموصلات المصنعة من مادة السيلكون، وهو أمر جيد في حالة كون الإشارة المتغيرة صغيرة جدًا كما هو الحال مع المواد الحيوية البيولوجية

شركة كارديا-بيو و رقاقتها الإلكترونية القادرة على إستخدام تقنية كريسبر الخاصة بتعديل الأحماض النووية الحيوية

بالنسبة للكشف عن الحمض النووي الريبي، فإن النظام الذي تستخدمه شركة كارديا-بيو يعتمد على إستخدام جزيئات بيولوجية منتجة بتقنية كريسبر ككاشف بيولوجي. تعتمد تقنية كريسبر على عمل تعديلات على الجينوم (الشيفرة الوراثية) حيث تمكن هذه التقنية العلماء من إجراء تعديلات على الحمض النووي المحفوظ داخل النواة (سأقوم بكتابة مقال اخر لاحقا يوضح هذه التقنية وأهمية الهندسة الطبية الحيوية في تطويع وتطبيقات هذه التقنية).  يقول الرئيس التنفيذي لشركة كارديا-بيو مايكل هيلتزن بأن الشركة تعمل منذ عام 2013 على بناء “منصة أم” تحمل رقائق إستشعار حيوي قابلة للبرمجة (عن طريق الحاسوب) تسمح بإكتشاف أجزاء الحمض النووي ، و سلاسل الحمض النووي الريبي، والبروتينات أو أجزاء منها، ومجموعة من الجزيئات الحيوية النشطة الأخرى. يقول هيلتزن، في يناير من عام 2019، أصبحت كارديا-بيو مستعدة للعمل مع الشركاء التجاريين لتطوير مجموعة المنتجات الأولى المبنية على منصتها الأم. يجدر الإشارة هنا إلى أن فريق البحث والتطوير في الشركة وبالتعاون مع باحثين أكاديميين قد قاموا بنشر ورقة علمية حول التكنولوجيا المطورة من قبلهم وفتحت الشركة أبوابها للأعمال

يقول هيلتزن إنه بحلول نهاية عام 2019، أبدت 88 شركة تجارية طبية وصناعية إهتماما بالتقنية المطورة وبشركة كارديا-بيو. مع أن معظمها المنتجات لا تزال في مرحلة التصميم والتطوير، فقد أعلنت إحدى الشركات- كوبو-تكنولوجيز – علنًا أنها ستستخدم منصة كارديا-بيو في نظام لمراقبة الجودة في هندسة الجينوم لتطوير الأدوية الصيدلانية

ثم، وبطبيعة الحال، أثارت جائحة الفيروس التاجي المستجد (كوفيد 19) إنتباه العالم. يقول هيلتزن، “اتصل بنا الكثير من الناس والمسؤولين والشركات ومقدمي الخدمات الطبية للسؤال عما إذا كان بإمكانهم إستخدام تقنيتنا لإكتشاف الفيروس التاجي المستجد (كوفيد 19) دون الحاجة لخطوة تكثير وتضخيم كمية الحمض النووي الريبي من خلال إستخدام تقنية كريسبر.” في حين كانت شركة كارديا-بيو تنوي توفير منصة أم (منصة عامة) للتطبيقات التي يقوم بتطويرها آخرون، أشار هيلتزن إلى أنه مع رغبة العديد من الشركات في بناء مستشعرات الفيروسات التاجية (فيروسات كورونا)، قررت كارديا-بيو تطوير إختبارات للكشف عن الحمض النووي الريبي الخاص بفيروس كوفيد 2 (فيروس سارس) والأجسام المضادة والجزيئات الحيوية ذات الصلة، بنفسها. يقول: من خلال عملنا في مختبرات الشركة، سنتمكن من توزيعها على العديد من الشركاء وإخراجها بشكل أسرع

يقول هيلتزن: “لو سألتني قبل ستة أشهر ، كنت سأقول أننا لن نلمس أي شيء يتعلق بالتشخيص الطبي البشري لبضع سنوات كنا فقط نريد أن نركز على كوننا نصنع منصة أم (عامة) وعلى تشغيل خطوط إنتاج هذه المنصة للباحثين، لأننا كنا لا نريد الدخول في التعقيدات التنظيمية المتعلقة بتصميم وتطوير المنتجات الهندسية الطبية. ولكن الآن ، كل شيء إنقلب رأساً على عقب.” أي أصبحت الشركة وفريق عملها في خضم عملية تصميم وتطوير المنتجات الهندسية الطبية

تعمل شركة كارديا-بيو على تطوير إختبار كريسبر بإستخدام منصتهم الأم (المنصة العامة) منذ عدة أشهر. يجدر التنويه إلى أنه بدأ العمل على إختبارات الأجسام المضادة والمستضدات الخاصة بفيروسات كورونا في الآونة الأخيرة

يقول هيلتزن: “إن الاختبارات تجري بشكل جيد”، لكنها “لا تزال قيد التحسين. أكبر عائق في الوقت الحالي هو التوسع من الإنتاج الإعتيادي (عشرات الآلاف من الرقائق الكهربائية في الشهر) إلى الإنتاج الضخم (عشرات الملايين، ومع الوقت ، مئات الملايين من الرقائق الإلكترونية في الشهر). وقال هيلتزن أن الشركة تجري مفاوضات مع الشركات الكبيرة والمستثمرين والمنظمات الحكومية للحصول على الدعم المالي وغيره أنواع الدعم التقني والتشغيلي والصناعي.

إستخدام البروتينات الجافة هي الميزة الخاصة بحلول ومنتجات شركة هيميكس

الميزة الخاصة بشركة هيميكس هي قدرتها على الحفاظ على المواد البيولوجية جافة (على شكل مادة جافة). تأسست الشركة وأطلقت في العام 2007 لتطوير تقنية لتجفيف منتجات الدم من خلال إستخدام مادة حافظة تحتوي على سكريات مختلفة تمكن هذه المواد الحيوية بالبقاء متماسكة ومحافظة على هيئتها الخارجية وقابلة للحياة بعدما يتم التجفيف. في العام 2015 ، بدأت هيميكس في تطبيق تقنيتها في الحفظ على أنواع أخرى من البروتينات، بما في ذلك الأجسام المضادة وأجزاء الحمض النووي ، و سلاسل الحمض النووي الريبي، لإستخدامها في رقائق الإستشعار الحيوية الإلكترونية

يوضح “جون واردن”، الرئيس التنفيذي لشركة هيميكس، بأن المواد البيولوجية المجففة يمكن إستخدامها وتتكامل بسهولة أكبر في رقائق وأجهزة وحلول الإستشعار البيولوجي الإلكترونية مقارنة مع المواد البيولوجية الرطبة التقليدية (المستخدمة حاليا). علاوة على ذلك، تبقى هذه المواد البيولوجية المجففة مستقرة لفترات زمنية أطول. ويقول: “إن مزيج البروتين الجاف الخاص بنا يتم تجليسه (وضعه) فوق أشباه الموصلات في إنتظار عينة الدم أو السائل الحيوي الرطب قيد الفحص”. وقال أيضا: إذا كنا حقا نريد خلق وتسهيل تكامل (تزاوج) علم الأحياء مع الإلكترونيات، فإن الحفظ الجاف للمواد الحيوية هو مفتاح هذا الزواج والتكامل، خصوصا أنه [يمكنك] الحفاظ على إستقرار الرقائق في درجة حرارة المحيط/الغرفة – دون الحاجة للتبريد للحفاظ على المواد الحيوية من التفكك والتحلل

من خلال استثمار من إنوفا، وهي شبكة من المستشفيات في جنوب شرق الولايات المتحدة ، أصبحت هيميكس تهدف مؤخرًا إلى إستخدام تقنيتها لأجهزة الإستشعار البيولوجي الخاصة بالكشف عن العدوى المكتسبة من المستشفى من خلال إجراء العديد من التجارب الأولية المحدودة

ثم حدثت جائحة الفيروس التاجي المستجد كوفيد 19، يقول “جون واردن”: لقد قلبنا التوجه والرقاقة. كنا نضع أجسامًا مضادة على الشريحة بحثًا عن البروتينات، والآن نضع البروتينات على الشريحة ونبحث عن الأجسام المضادة

وقال واردن بأن نسخة الشريحة قيد التطوير الآن ستحتوي على 32 دائرة إستشعار مختلفة (قادرة على تحديد وجود 32 جزيء حيوي مختلف). ويقول: “نعتقد أننا على بعد خمسة أو ستة أسابيع من إكمال تصميمنا النهائي”. يقول واردن بأنه يمكن إستخدام تقنيتهم لإختبار الفيروس التاجي أو الأجسام المضادة له، أو – في حالة عينة اللعاب – يمكن إختبار الإثنين (وجود الفيروس ووجود المضاد الحيوي) في نفس الوقت

خاتمة

إن الحصول على أي نوع من رقائق المستشعرات االحيوية لإلكترونية لفيروس كورونا التاجي المستجد وتقديمه للأسواق المحلية والإقليمية والعالمية سيحتاج الكثير من المال. يجب فحص الإختبار مع العديد من المرضى ومقارنة نتائج هذه التقنية الحديثة مع نتائج التقنيات المتوفر حاليا (التقليدية)، ويجب فحص وتقييم أي إختبار والموافقة عليه من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية للإستخدام الطارئ المستعجل؛ عندها فقط سيتم زيادة القدرة التصنيعية

جمعت شركة كارديا-بيو عشرة ملايين دولار أمريكي لتطوير التقنية الخاصة بها أكثر، والشركة الان في منتصف جولة وحملة تمويل جديدة. حسب المدير التنفيذي للشركة هيلتزن فيمكن أن يكون المستشعر الإلكتروني البيولوجي للشركة الخاص بفيروس كورونا التاجي المستجد (كوفيد 19) جاهزًا للإنتاج التجاري بحلول الربع الرابع من عام 2020 ، ولكن تحقيق قدرة الإنتاج التجاري الضخم على نطاق عالمي يتطلب في الواقع ضخ رأس المال من الحكومات أو من المستثمرين الكبار وشركات التمويل العملاقة

جمعت شركة هيميكس  بدورها 2.5 مليون دولار من الشركة الإستثمارية العالمية – (شركاء أ-إم-في-أي) وتأمل هيميكس في الحصول على 3 ملايين دولار إضافية من نفس شركة الإستثمار. وتعتقد شركة هيميكس  أيضا أنه يمكن أن يكون لديها أجهزة إستشعار إلكترونية حيوية لإختبار الفيروسات التاجية (فيروسات كورونا) في السوق بحلول نهاية عام 2020

بدأت شركة روج-فالي-مايكرو-ديفايسز بالفعل بتصنيع رقائق الإستشعار الحيوي الإلكترونية لكل من كارديا-بيو و هيميكس . يقول جوميز إن الحفاظ على الكيمياء السطحية للأجهزة أمر بالغ الأهمية (الحفاظ على إستقرار المواد الكيميائة المزروعة على أسطح المجسات)، وتعمل الشركة على تطوير عملية تصنيع للتأكد من ذلك، وستعمل الشركة على نقل عملية التصنيع هذه إلى- وتوفيرها للشركات المصنعة الأخرى حول العالم لزيادة القدرات التصنيعية بسرعة إذا لزم الأمر

يقول غوميز: “يجب أن تكون هناك سلسلة توريد قوية للغاية لضمان حصول مقدمي الرعاية الصحية على ما يكفي من الأدوات التي يحتاجونها في هذا المجال”. وقال: نحن متحمسون حقًا لأجهزة الإستشعار الإلكترونية الحيوية قيد التطوير ومتحمسون من إمكانية تقديم العديد من الخيارات والحلول الدقيقة لإختبارات وفحوص الفيروسات التاجية (فيروسات كورونا) قدر الإمكان

المراجع

https://spectrum.ieee.org/view-from-the-valley/biomedical/diagnostics/biosensors-key-mass-coronavirus-testing

إفصاحات

لا يوجد لكاتب المقال (الدكتور لؤي الزعبي) أي مصالح مالية مع الأشخاص المذكورين في المقال، ولا مصالح مالية مع أي من الشركات المذكورة. أيضا لم يتم تعويض كاتب المقال أو الدفع المالي له لقاء كتابة هذا المقال. هذا المقال جهد شخصي لكاتب المقال لنشر الوعي والمعرفة العلمية ولإثراء المحتوى العربي الهادف والمفيد على الإنترنت

The post قد تمتلك رقائق الإستشعار البيولوجي الإلكترونية (المجسات البيولوجية الإلكترونية) المفتاح والحل لإنجاز إختبارات فيروس كورونا المستجد (كوفيد ١٩) لعموم الناس appeared first on ALZUBE.com.

يبدو أن أنسجة الألبسة المولدة للمجالات الكهربائية و المعتمد بالفعل للعناية بالجروح تزعزع إستقرار جزيئات الفيروس التاجي (فيروس كورونا) مما يؤدي إلى عدم قدرة الفيروس على إصابة الخلايا و الإنتشار

تساعد أقنعة الوجه على الحد من إنتشار فيروس كوفيد 19ويوصى بها حاليًا من قبل الحكومات في جميع أنحاء العالم

برهن المهندسون في جامعة إنديانا مؤخرا ولأول مرة على أن أنسجة الألبسة الذكية التي  تولد مجالًا كهربائيًا ضعيفًا يمكن لها أن تعطل الفيروسات التاجية (فيروسات كورونا). من أنواع الأنسجة الذكية المغزولة نوع يستخدم كوسيلة علاجية تعمل على التأثير على شبكة الأعصاب في الدماغ. أسلوب عمل هذه الأنسجة مبني على بناء شبكة عصبية صناعية تلامس الأعصاب في الدماغ (تتكامل معها) ومن ثم إيصال نبضات كهربائية للأعصاب المتصلة بها. يتم إنتاج النبضات الكهربائية من خلال مولد صغير يتم زراعته داخل الجسم.  يمكن إستخدام هذه الأنسجة الكهروذكية والمذكورة في صناعة أقنعة الوجه الواقية ومعدات الحماية الشخصية الأخرى

تم إختبار هذه التقنية و الأنسجة (الكهروذكية) بنجاح ضد أحد الفيروسات التاجية التي تصيب الجهاز التنفسي للخنزير و ضد فيروس تاجي بشري يسبب نزلات برد عادية. لم يتم إختبار هذه الأنسجة أو هذه التقنية بعد ضد فيروس السارس (كوفيد 2) أو على الفيروس الذي يسبب كوفيد 19

أشار عدد من الباحثين بأن هذ العمل يهم المجتمع العلمي ؛ و أنه سيفتح مجالات للبحث جديدة لتوفير حلول ذكية للتغلب على جائحة كوفيد 19. لكن سيتطلب المفهوم المزيد من التطوير قبل تطبيقه على معدات الوقاية الشخصية المعتادة. يقول الباحثون بأنها بداية ممتازة في هذا الاتجاه

عدا الأقنعة، تطرح النتائج إمكانية إستخدام الحقول الكهربائية الضعيفة للحد من إنتشار الفيروسات بطرق عديدة. على سبيل المثال تنقية الهواء في الأماكن العامة أو تطهير أسطح غرف العمليات في المستشفيات، كما يقول مؤلف الدراسة “تشاندان سين” مدير مركز إنديانا للطب التجديدي والهندسة في كلية الطب بجامعة إنديانا. ويقول: “إن الفيروس التاجي ليس الفيروس الأول أو الأخير الذي سيعطل حياتنا، نحن نفكر في أساليب وتطبيقات أكبر وأوسع لإستخدام المجالات الكهربائية الضعيفة ضد العدوى بالفيروس”

يعمل مختبر سين على تطوير تقنية الأنسجة الكهروذكية تحت الإسم الخاص V.Dox Technology ، مع شركة Vomaris التي يقع مقرها في أريزونا على منذ ست سنوات. يجدر التنويه إلى أن سين يحتفظ بحصة مالية في الشركة وشريك بها

تصنع هذه الأنسجة الكهروذكية من خلال طباعة مجموعة من نقاط معدنية (فضة و زنك) بنمط معين (مصفوفة هندسية) على مادة نسيج ألبسة مثل البوليستر أو القطن. تشكل النقاط بطارية تولد مجالًا كهربائيًا ضعيفًا: عند التعرض لوسط موصل للتيار الكهربائي، مثل الجل (مادة هلامية) أو العرق تنتقل الإلكترونات من الزنك إلى الفضة من خلال تفاعل كيميائي تلقائي، مما يولد فرقًا في الجهد الكهربائي يبلغ نصف فولت. تم إيجاز هذه التقنية من قِبل إدارة الأغذية والعقاقير في الولايات المتحدة الأمريكية (FDA) وتسويقها للعناية بالجروح، حيث ثبت أنها تعالج الإلتهابات البكتيرية التي تنتج تنتشر عادة على سطح المواد المستخدمة في تغطية الجروح والتقرحات

حتى يتم إستخدام هذه الأنسجة الكهروذكية في صناعة الأقنعة الطبية الواقية، يجب ترطيبها بطريقة ما ليتسنى إيجاد فرق الجهد الكهربائي المطلوب. وفقًا لفريق البحث والتطوير، يمكن تضمين هيدروجيل (مادة هلامية رقيقة) بحيث يقوم بتنشيط النقاط المعدنية أو إدخال أنابيب دقيقة مملوءة بالسائل على محيط القناع. الرطوبة من هواء الزفير ستستمر في الحفاظ على القماش الكهروذكي رطبًا

عندما بدأ جائحة كوفيد 19، بدأ سين وفريقه البحثي يتساءلون عما إذا كانت تكنولوجيا الأنسجة الكهروذكية يمكن لها أن تؤثر على الفيروسات كما أثرت على البكتيريا. نتائج الأبحاث العلمية المنشورة سابقا تشير إلى أن الفيروسات التاجية (فيروسات كورونا والتي ينتمي إليها كوفيد 19) تعتمد على القوى الكهروستاتيكية (الكهرباء الساكنة) للإلتصاق بالخلايا التي تنوي إصابتها وفي عملية تجميع وتشكيل سلسلتها الوراثية (الجينوم)، وكان سين يأمل أن يؤدي المجال الكهربائي إلى تعطيل هذه القوى وبالتالي قتل الفيروس

بالتعاون مع عالم الوراثة من جامعة إنديانا “كينيث كورنيتا”، الذي أجرى بعض التجارب الأولية  لهذه التقنية على الفيروسات في مختبره، عرض فريق البحث نسيج فيروس تاجي تنفسي يصيب الخنزير لنسيج كهروذكي لمدة زمنية تتراوح ما بين دقيقة واحدة وخمس دقائق. بعد دقيقة واحدة، وجدوا دليلاً على أنه قد تم زعزعة إستقرار الفيروسات وبدأت في تغيير شكلها الخارجي والتكور على نفسها، وأصبحت أكبر مما كانت عليه قبل التعرض للنسيج الكهروذكي. يشير المؤلفان إلى أن هذا الملاحظات تشير إلى أن المجال الكهربائي الضعيف كان يسبب “تغيرات هيكلية ضارة للفيريوسات”، حيث يوحي تغيير الشكل الخارجي والتكور إلى دخول الفيروس مرحلة موت وتدمير داخلي ممنهج

بعد ذلك ، قام الفريق باختبار بزراعة الفيروسات التي تم تعريضها للنسيج الكهروذكي مع خلايا سليمة في طبق زراعة الخلايا. يقول سين: “لقد اختفت وتلاشت قدرة الفيروس على مهاجمة الخلايا ونقل العدوى”

ويضيف سين أنه منذ نشر نتائج الإختبارات الأولية، قام الفريق أيضًا بإختبار النسيج ضد أحد الفيروسات التاجية التي تصيب البشر والمؤدية إلى التهابات الجهاز التنفسي العلوي (ليس كوفيد 19)، وحصل على نتائج مماثلة

قدم الفريق البيانات إلى إدارة الغذاء والدواء الأمريكية على أمل الحصول على إذن إستخدام مستعجل (طارئ) لاستخدام النسيج الكهروذكي في أقنعة الوجه

تبيع Vomaris حاليًا مجموعات تضميد الجروح مقابل ما بين 38 دولارًا و 69 دولارًا عبر الإنترنت. يقول سين أن التكنولوجيا غير مكلفة في التصنيع ويمكن إستخدامها في معدات الوقاية الشخصية بتكلفة متواضعة

المراجع

https://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/using-weak-electric-fields-to-make-viruskilling-face-masks

إفصاحات

لا يوجد لكاتب المقال (الدكتور لؤي الزعبي) أي مصالح مالية مع الأشخاص المذكورين في المقال، ولا مصالح مالية مع أي من الشركات المذكورة. أيضا لم يتم تعويض كاتب المقال أو الدفع المالي له لقاء كتابة هذا المقال. هذا المقال جهد شخصي لكاتب المقال لنشر الوعي والمعرفة العلمية ولإثراء المحتوى العربي الهادف والمفيد على الإنترنت

The post إستخدام المجالات الكهربائية الضعيفة في عمل أقنعة طبية ضد الفيروسات appeared first on ALZUBE.com.

The world today faces the challenge of increasing prevalence of both types of diabetes (I and II). World Health Organization statistics indicates that 350 million adults around the world are diagnosed with the disease, and experts predict this number will  increase to 380 million by 2025.

Jordan is a country with a population of 9.7 million (2017). Diabetes is a serious issue in Jordan. The Head of the National Center for Diabetes and Endocrinology and Genetics, Professor Kamel  Ajlouni,  said  “diabetes  is  the  most  common  disease  in  Jordan , and  the  cost  of  non-communicable diseases including diabetes on the state is reached a stagaring one billion dinars annually (~$1.4 Billion), according to the latest figures of the Ministry of Health”. Adding that about three million people will be diagnosed with diabetes by 2050. Another source wrote that Diabetes is responsible for 75% of annual hospital admissions in the Hashemite Kingdom of Jordan.

The figures are concerning for Jordanian healthcare providers and decision makers. 3 percent of pre-school children in Jordan are diagnosed with Diabetes Mellitus. It is worth noting that there are 70,000 cases recoded annually for ages under 15 globally. Studies conducted by the Jordanian Ministry of Health in collaboration with the international bodies and organizations have shown a significant increase in diabetes cases, registered cases jumped from 7% in 1996 to 16% in 2007.

The post The Prevalence of Diabetes Mellitus Among Jordanians appeared first on ALZUBE.com.