تتبع الميكروحركات الوجهيّة في الوقت الحقيقي بمساعدة رقعة رقيقة للغاية من فيبروين الحرير

لماذا تهم حركات الوجه الضئيلة أثناء النوم

أثناء النوم، تكشف التشنّجات الصغيرة في الجفون والتوسعات الطفيفة في فتحتي الأنف بهدوء عن مدى راحة الجسم وتنفسه. اليوم غالبًا ما تُفقد هذه الأدلة لأن اختبارات النوم في المستشفيات مرهقة وغير مريحة، ومعظم أجهزة المنزل تتعقب إشارات عامة مثل معدل ضربات القلب فحسب. تصف هذه الدراسة رقعة رقيقة كالورق مصنوعة من الحرير تلتصق بالجلد بلطف وتحول الحركات الوجهيّة الصغيرة إلى إشارات كهربائية، مما يفتح الطريق أمام متتبعات نوم ناعمة وصديقة للبيئة يمكن للناس ارتداؤها طوال الليل دون أن يلاحظوها.

مستشعر ناعم منسوج من الحرير

جوهر العمل هو رقعة مرنة مبنية من فيبروين الحرير، البروتين الرئيسي في حرير دودة القز. يُعرف الحرير بالفعل بكونه آمنًا للبشرة وسهل التشكيل، لكن استجابته الكهربائية الطبيعية للضغط عادة ما تكون ضعيفة جدًا للقياس الدقيق. تعامل الباحثون مع هذا التحدي من خلال إعادة تصميم الحرير على المستوى الجزيئي بدلًا من مزجه بمواد صلبة أو سامة. كان هدفهم الحفاظ على حيوية التوافق الحيوي للمادة وجعلها أكثر صداقة للبيئة من العديد من الأجهزة القابلة للارتداء المصنوعة من البلاستيك، مع الاستمرار في الكشف عن الحركات الرقيقة على سطح الوجه.

تقوية الإشارة داخل الحرير

لتقوية قدرة الحرير على توليد شحنة كهربائية عند الضغط عليه، مزج الفريق الجلايسين، وهو حمض أميني بسيط يشكل بالفعل حجر أساس في تركيب الحرير. شكّلوا أولاً بلورات جلايسين دقيقة في هلام داعم ثم مزجوا ذلك مع محلول الحرير. هذه البلورات دفعت سلاسل الحرير بلطف إلى ترتيب أكثر انتظامًا على شكل صفائح، وهو ترتيب أفضل لتحويل الضغط إلى شحنة. في الوقت نفسه، أضافوا أيونات الكالسيوم إلى الخليط السائل لضبط صلابة أو ليونة الفيلم النهائي، مما جعله مرنًا بما يكفي للانحناء والتمدد مع الجلد دون أن يتشقق.

من غشاء رقيق إلى رقعة جلدية عاملة

باستخدام طرق ميكروفابركايشن قياسية، دوّن الباحثون هذا المزيج المحسن من الحرير إلى غشاء فائق الرقة بسماكة بضعة ميكرومترات فقط ووضعوه بين ورقتي بلاستيك تحملان أثراً ذهبياً شبيهاً بشعر في نمط متموج. تعمل هذه الآثار المتعرجة كأقطاب تجمع النبضات الكهربائية الناتجة عند ضغط الغشاء. أظهرت الاختبارات أن الفيلم الجديد أنتج شحنة كهربائية أكبر بحوالي عشرة أضعاف مقارنة بالحرير العادي، واستجاب في أقل من عشر جزء من الثانية، وتمكن من استشعار قوى خفيفة جدًا مثل وضع وزن صغير عليه. كما صمد المستشعر لمئات الدورات وعمل بشكل موثوق في ظروف رطبة، وأظهرت التجارب على جلد الحيوانات المختبرية عدم وجود احمرار أو تهيج بعد عدة أيام من التلامس.

الاستماع للتنفس وحركة العين أثناء النوم

لإظهار كيفية استخدام هذه الرقعة في الحياة الواقعية، جمع الفريق مستشعرين مع دائرة لاسلكية بحجم عملة. جلست رقعة واحدة على الجفن العلوي والأخرى على جانب الأنف، مثبتتين بشريط لاصق طبي ومتصلتين بأسلاك رفيعة مرنة إلى وحدة صغيرة على قناع نوم أو الجبين. قامت هذه الوحدة بتضخيم الإشارات وإرسالها عبر البلوتوث إلى هاتف ذكي. في اختبارات المتطوعين، ميز النظام بوضوح بين توسعات الأنف البطيئة والطبيعية والسريعة، والتقط تغيّرات في أنماط حركة العين المطابقة لمرحلة حركة العين السريعة في النوم. خلال جلسات نوم محاكاة أطول، تعقّب النظام ثنائي القناة التحولات بين النعاس، الراحة العميقة، والاستيقاظ استنادًا فقط إلى الميكروحركات الوجهيّة.

ماذا يعني هذا لمستقبل تتبع النوم

بعبارات بسيطة، تُظهر الدراسة أن الحرير، عندما يُعاد تشكيله بلطف ويُدمج مع لوحة لاسلكية صغيرة، يمكن أن يعمل كميكروفون رقيق ومريح لحركات الوجه الأصغر. يمكن أن يبقى على الجلد لساعات، ويكاد يكون غير محسوس، ويحوّل تغيّرات التنفس الرقيقة وتشنّجات العين إلى آثار رقمية يمكن للهاتف تسجيلها. على الرغم من الحاجة إلى مزيد من التحقق السريري، تشير هذه الرقعة المصنوعة بالكامل من مواد متوافقة حيويًا إلى متتبعات نوم مستقبلية أخف وزنًا وأكثر خضرة وأسهل في الارتداء من العديد من الأجهزة الحالية، مما يساعد الناس والأطباء على فهم صحة الليل دون معدات ثقيلة.

الاستشهاد: Li, Q., Pan, Z., Zhu, K. et al. Real-time facial micromotion tracking enabled by an ultrathin silk fibroin patch. Microsyst Nanoeng 12, 190 (2026). https://doi.org/10.1038/s41378-026-01327-9

الكلمات المفتاحية: مستشعر نوم قابل للارتداء, رقعة فيبروين الحرير, الميكروحركات الوجهيّة, غشاء بيزوالكتريك, مراقبة صحية لاسلكية