قناع وجه اصطناعي جديد يعتمد على الألياف النانوية مع مركب نانوي هندسي ذكي خاص ضد Covid-19
نبذة مختصرة:
نُقدِّم فكرتنا عن قناع وجهٍ جديدٍ ضد Covid-19، وقناع الوجه الجديد لدينا عبارة عن مصفوفة بوليمرية من الألياف النانوية، وتمَّ تزيين هذه الألياف النانوية بمركبات نانوية خاصة مُصمَّمة هندسيًّا، وفي وقتٍ لاحقٍ يمتلك مضادات الفيروسات، ومضادات الميكروبات.
وسيتم زرع جهاز استشعار درجة حرارة الأشعَّة تحت الحمراء الراسخ في قناع الوجه، وتوصيله بالهاتف المحمول باستخدام التطبيق (البحث الحراري) للسماح بمراقبة درجة الحرارة.
ويمكن للذكاء الاصطناعي أن يلعب دورًا حيويًّا في مكافحة COVID-19
ويتمُّ استخدام الذكاء الاصطناعي بنجاحٍ في تحديد مجموعات الأمراض، ومراقبة الحالات، والتنبُّؤ بتفشِّي المرض في المستقبل، ومخاطر الوفيات، وتشخيص COVID-19، وإدارة المرض عن طريق تخصيص الموارد، وتسهيل التدريب، وصيانة السِّجلَّات، والتعرُّف على الأنماط لدراسة اتجاه المرض؛ لذلك يتمُّ استخدام الذكاء الاصطناعي كنوعٍ من الإنذارات التي يتمُّ توصيلها من خلال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى نظام شبكات مركزي لمراقبة المناطق المزدحمة بالعدوى المحتملة.
المقدمة:
وفي زمن الوباء ندرك جميعًا أنَّ الاستخدام الرشيد لأقنعة الوجه يمكن أن يُقلِّل بشكلٍ كبيرٍ من العدوى والوفيات، ويُؤجِّل وقت الذُّروة لتطوُّر الوباء، وتُعدُّ ضرورة تحقيق جيل جديد من أقنعة الوجه الشخصية والقابلة لإعادة الاستخدام بمستويات ترشيح عالية، وتكنولوجيا وخصائص التعقيم الذاتي- حاجةً إلزاميةً، خاصةً للعاملين في المجال الطبي.
إنَّ الألياف النانوية التي يتمُّ إنتاجها بواسطة تقنية الغزل الكهربائي، والتي يتم تشكيلها/تخصيصها في هيكل عظمي يشبه الوجه من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن أن تضمن راحةً ممتازةً، وترشيحًا عاليًا (كفاءة ≥99٪)، وانخفاض الضغط المنخفض، ويمكن الحصول على راحة الوجه المحسَّنة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد (Direct Digital Manufacturing ؛ DDM) جنبًا إلى جنبٍ مع التصميمات الشخصيَّة التي تمَّ الحصول عليها من مكتبة للرؤوس ثلاثية الأبعاد التي يتمُّ إجراؤها من عمليات المسح ثلاثية الأبعاد للرأس والرقبة للموظفين الطبيين.
وتتمتَّع الألياف النانوية بقدرة استثنائية على ترشيح الجسيمات النانوية، وامتصاص المُلوِّثات البيولوجية والكيميائية مع ضمان الراحة الحرارية من خلال خصائص التَّبريد الإشعاعي.
ويتمُّ تمكين مستوى التَّرشيح العالي والتكنولوجيا من خلال استخدام طبقة ثنائية من الأغشية المغزولة كهربائيًّا، ويُعدُّ ابتكار خدمات الرعاية الصحية والبنية التحتية والعمليات أمرًا ضروريًّا وجديرًا.
وقد أظهرت جائحة COVID-19 كيف أنَّ الأدوات الرقمية والذكاء الاصطناعي ضروري لتحسين كفاءة وفعالية وجودة أنظمة الرعاية الصحية (أي: من خلال دعم التتبُّع وتحليل البيانات).
ويُعدُّ النظام الذكي القائم على الوكيل أحد أكثر مجالات البحث إثارةً في مجال الذكاء الاصطناعي، والذي أثبت أنه مُكوِّنٌ رئيسٌ لرقمنة الرعاية الصحية، وتلعب موضوعات محددة؛ مثل: الشيخوخة، أو الحياة النشطة، أو الأمراض المزمنة، أو غيرها من الموضوعات المتعلقة بنوعية الحياة- دورًا متزايد الأهمية في هذا المجال البحثي.
المنهجية والتقنيات:
ويحتوي نسيج القناع على ألياف نانوية بوليمرية من الشيتوزان كمواد متوافقة حيويًّا، وآمنة ورخيصة، ويمكن أن تمتزج بنسبة معينة مع PVA ليتمَّ تصنيعها بسهولة باستخدام تقنية الغزل الكهربائي.
ويرجع اختيار الكيتوزان إلى توافقه الحيوي، وقابليَّته للتحلُّل البيولوجي، وهو صديق للبيئة، وأثناء تحضير المحلول البوليمري، سيتم تجانس المُركَّب النانوي بنسبة خاصة لمدة (12 ساعة) على الأقل للسماح بالتوزيع المثالي للمسحوق داخل البوليمر اللَّزِج، وسيتمُّ التحكُّم في حجم شبكة الألياف التي تمَّ الحصول عليها عن طريق الفصل بين المصدر والهدف في الغزل الكهربائي.
ومن المفترض أن يتمَّ تفصيل نوع المُركَّب النانوي وفحصه لكلٍّ من الأنشطة المضادة للفيروسات والميكروبات، وسيتم اختيار الهياكل النانوية على شكل قضيبٍ للتأكيد على مساحة السطح، وتحسين النشاط البيولوجي.
الاستنتاجات:
لقد أصبح تفشي COVID-19 مشكلةً خطيرةً في تاريخ البشرية الحديث، فيجب ارتداء أقنعة الوجه الواقية، والحفاظ على النظافة الشخصية، والتباعد الاجتماعي للمساعدة في منع انتشار COVID-19 ، وقد أدَّى انتشار هذا المرض إلى زيادة عالمية في استخدام المليارات من أقنعة الوجه، وأجهزة التنفس الصناعي كل يوم؛ ممَّا أدَّى إلى ارتفاع الطلب على السلع التي تنتجها شركات المستلزمات الطبيَّة، وبشكلٍ عامٍّ تستخدم معظم قطع وجه الترشيح التجارية وسائط الترشيح الكهروستاتيكي التي يمكن أن تتحلَّل بمرور الوقت بسبب العديد من المتغيِّرات المختلفة.
وتلعب تقنيات النانو دورًا مُهمًّا في هذه القضية من خلال تصنيع مواد نانوية بخصائص خاصة لترشيح الهواء، ولن يفقد القناع القائم على الألياف النانوية كفاءته بمرور الوقت، أو بسبب العديد من العوامل المختلفة (بسبب حماية كفاءة التَّرشيح الميكانيكية من طبقات القناع)، وفي هذا الصدد نُلخِّص المرشحات بناءً على الألياف النانوية المغزولة كهربائيًّا، وخصائصها الفريدة لزيادة أداء التَّرشيح لأقنعة الوجه وأجهزة التنفُّس.
لقد أصبح الذكاء الاصطناعي على قدم المساواة – بل وأكثر دقةً – مع الخبراء البشريين في تشخيص COVID-19 ، واكتشاف الأدوية، ونحن نحتاج إلى مجموعاتٍ من البيانات أكبر لتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي، كما نحتاج إلى إطار عمل قانوني، واعتبارات أخلاقيَّة لمشاركة البيانات قبل أن يحتلَّ الذكاء الاصطناعي الصدارة في التشخيص ومجالات أخرى.
ويتوافر العديد من الاختناقات في تسخير الذكاء الاصطناعي لإمكاناته الكاملة في السيناريو الحالي لمشاركة البيانات السريرية والوبائية، والموارد الحسابية، وقابليَّة التوسُّع، والخصوصية، والمخاوف الأخلاقية.
