جهاز شفاف قابل للارتداء ينبهك فورا عند التعرض المفرط لأشعة الشمس

كشف علماء في كوريا الجنوبية عن مستشعر شفاف ومحمول يمكنه رصد تعرض المستخدم للأشعة فوق البنفسجية من النوع A (UVA) في الوقت الفعلي. تعد هذه التقنية خطوة هامة في الحماية من حروق الشمس والتلف المتراكم للجلد، والذي قد يؤدي إلى تطور السرطان.

أهمية الأشعة فوق البنفسجية

تطلق الشمس الأشعة فوق البنفسجية بشكل طبيعي، بينما تصدرها أجهزة التسمير بشكل صناعي. تكمن المشكلة في أن التعرض المفرط لهذه الأشعة يمكن أن يخترق الجلد بشكل عميق، مما يلحق الضرر بالحمض النووي. هذا الضرر قد يؤدي إلى نمو غير طبيعي للخلايا، وبالتالي قد يساهم في الإصابة بسرطان الجلد. في العديد من الدول، ترتبط معظم حالات سرطان الجلد بالتعرض الزائد لهذا النوع من الأشعة.

التقنيات الحالية واحتياجات المستخدمين

بينما توفر الملابس الطويلة والقبعات واستخدام واقي الشمس حماية قيمة، أراد الباحثون تطوير جهاز بسيط ينبه المستخدم عند وصول التعرض لمستوى معين. كثير من المستشعرات المتاحة حالياً تعاني من عجز في تتبع الأشعة فوق البنفسجية، كما أنها غالباً ما تكون معتمة، مما يجعلها غير مريحة للاستخدام في الأجهزة القابلة للارتداء مثل النظارات الذكية.

تصميم المستشعر الجديد

في دراستهم المنشورة في مجلة “Science Advances”، وصف الباحثون كيفية بناء المستشعر بطريقة مبتكرة، حيث بدأوا بجزء زجاجي شفاف. وعلى هذه القاعدة، وضعوا طبقات من أشباه الموصلات الأكسيدية الشفافة، التي تتفاعل فقط مع ضوء الأشعة فوق البنفسجية. كما تم تصميم التوصيلات الكهربائية بعناية.

الدمج مع التكنولوجيا الحديثة

استخدم الفريق غشاءً شفافًا من أكسيد الإنديوم والقصدير لضمان أن يكون الجهاز النهائي شبه خفي، مما يسهل دمجه في الأجهزة القابلة للارتداء. لتعزيز فعالية المستشعر، تم توصيله بلوحة دوائر كهربائية صغيرة تشمل مضخمًا لتعزيز إشارات الأشعة فوق البنفسجية الضعيفة، وشريحة بلوتوث لإرسال بيانات التعرض مباشرة إلى هاتف المستخدم.

اختبارات الأداء

اختبر فريق البحث نموذجهم الأولي بشكل واسع في ظروف ضوء الشمس الطبيعي، سواء في الأيام المشمسة أو الغائمة. وأثبتت القراءات أنها مطابقة بشكل موثوق مع معدات مراقبة الأشعة فوق البنفسجية الاحترافية. كما أرسل الجهاز البيانات لاسلكياً إلى هاتف المستخدم، حيث قام الجهاز بحساب الجرعة المتراكمة من الأشعة فوق البنفسجية وقدم تحذيرًا فوريًا عند وصول التعرض إلى 80% من الحد المطلوب للإصابة بحروق الشمس.