Table of Contents
الحاجة المتزايدة إلى أجهزة الصحة التي تُطبَّق في الأطفال
ويتحول المشهد الصحي للأطفال من الزيارات الطبية إلى الرصد المستمر والموطن، وتعطي الظروف المزمنة مثل الربو والسكري والمرض، والعيوب القلبية الخلقية، وتؤثر على ملايين الأطفال في جميع أنحاء العالم، ووفقاً لـ CDC، فإن حوالي 1 من بين 6 أطفال في الولايات المتحدة يعانون من إعاقة حقيقية أو من سلوكيات.
ومع ذلك فإن تصميم الطفل قابل للذوبان يختلف اختلافاً جوهرياً عن بناء طفل للبالغين، فالأطفال ليسوا صغاراً من الكبار؛ وجلودهم أكثر حساسية، وسلوكهم غير قابل للتنبؤ، وفترة اهتمامهم قصيرة، وقد يكون جهاز يعمل في مجال الركض البالغ من العمر 40 عاماً غير مريح أو غير آمن أو ممل بالنسبة لعمره ست سنوات، وتستكشف هذه المادة المبادئ الحاسمة للتصميم، والتحديات التقنية، والابتكارات الناشئة الفعالة.
الاعتبارات الرئيسية في تصميم القابلات للإصابة بمرض الأطفال
السلامة: أكثر من المواد الهيدرولوجيّة
إن أساس أي جهاز طب الأطفال هو الأمان، إذ يجب أن تكون المواد التي تتصل بجلدة الطفل من النوع الناقص، وخالية من الفثالينات، وجهاز حماية الطفل، والوسائم، وFDA [FaspLT:1]، لديها توجيهات محددة بشأن الأجهزة الطبية الخاصة بالطب، مع التأكيد على أن المكونات لا ينبغي أن تشعل مواد كيميائية ضارة أو تسبب تهاب الجلدية.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن التعرض للكهرباء هو مصدر قلق للآباء، ففي حين أن معظم المواد القابلة للزراعة تعمل في مستوى منخفض من الطاقة، ينبغي للمصممين اختبار معدلات استيعاب محددة ونشر بيانات واضحة، كما أن العديد من الهيئات التنظيمية، مثل لجنة المنافسة النباتية في الولايات المتحدة، تضع حدوداً للأجهزة المستنبطة من الجسم، ولكن العتبات الخاصة بالطب لا تزال آخذة في التطور.
Comfort: Ergonomic Design for Growing Bodies
فالطفل الذي يجد جهازاً محكياً أو ثقيلاً أو ضيقاً جداً سيرفض بسرعة ارتداءه، وينبغي أن يكون الجهاز ضعيفاً إلى أدنى حد من 50 غراماً لوحدة ممزقة بالصدر، وأن يكون له صورة متدنية لتجنب الإمساك بالملابس، ويجب أن تشكل إزالة الأرغاوي مجموعة من حالات الرسغ (التي تكون في الغالب صغيرة إلى 10 سم) وأن تصيبه بالتغيرات أثناء النمو.
وينبغي أن يراعى في تصور الأطفال اليقظة والارتباكات الجامدة، إذ أن الاهتزاز الذي يكاد يكون ملحوظاً بالنسبة للبالغ قد يكون مبتغا أو غير مريح بالنسبة للطفل، وبالمثل، ينبغي أن تكون تنبيهات مراجعة الحسابات ناعمة وملائمة، وليس مبتذلة، وينبغي للجهاز أيضاً أن يتنفس جيداً لمنع تراكم العرق وتشويه الجلد.
المشاركة: التأهيل وإعادة التنفيذ الإيجابي
ولا يحفز الأطفال على تحقيق أهداف صحية مجردة، بل يحفزهم اللعب والمكافآت والارتباط الاجتماعي، وتشمل العوامل الناجحة للارتداء بالطب الشخصي عناصر من التكريم: نقاط لارتداء الجهاز بشكل متسق، أو الشارات لتحقيق أهداف النشاط، أو أنواع الحيوانات التي تزدهر عندما يظل الطفل نشطاً.
(د) إن المشاركة مع الأطفال هي أفضل الممارسات الناشئة، إذ يكشف إشراك الأطفال في مرحلة الاختبار ما يشعرون به من المرح مقابل ما يشعرون به مثل الباحث الطبي، وينبغي أن يقدم المصممون مواضيع متعددة الجمال (الفضائيات والحيوانات والأبطال الخارقين) وأن يسمحوا للأطفال بالاختيار، وأن يعزوا الشعور بالملكية، كما يحتاج مقدمو الرعاية إلى لوحة منفصلة ومبسطة تبين الاتجاهات دون أن يسخروا منها بيانات.
Accuracy: Sensor Calibration for Pediatric Physiology
وقد يكافح الأطفال من خلال الحساسيات التي تعمل جيداً على الكبار، إذ أن معدل قلب الطفل أعلى وأكثر تغيراً؛ وبشرته أرق وقد يؤثر على أداء أجهزة الاستشعار الضوئية، وعلى سبيل المثال، يجب أن تُعادل محور النبض من أجل انخفاض الارتداد في الأصابع الصغيرة، ويمكن أن تُلقي أجهزة الاستشعار التي تستخدم في الأشعة الضوئية عن طريق الحركة، وأن يُعدل الأطفال باستمرار.
وفيما يتعلق ببيانات الطبقات، يجب أن تخضع الأجهزة لدراسات التحقق مع السكان الذين يعانون من أمراض الأطفال.() وينبغي أن تنظر الجهات المصممة في استخدام نماذج حساسية مجهزة بمقياس للجرعات، أو أن تقدم نماذج إلكترونية أكثر دقة للمقاييس.()
خصوصية البيانات: مؤسسة غير قابلة للتداول
وينبغي أن تكون البيانات الصحية للأطفال من بين أكثر المعلومات الشخصية حساسية، وينبغي أن تكون الأطر التنظيمية مثل HIPA ] (U.S.) GDPR - ] (الأوروبية) و [تجميع الوالدين] (العمل النهائي)
وينبغي أن يوفر الجهاز سياسة واضحة وسهلة الاستعمال بشأن الخصوصية باللغة السهلية، ويتعين على الآباء معرفة البيانات التي يتم جمعها بالضبط، ولماذا، ومدة الاحتفاظ بها، وينبغي أن يكون خيار حذف البيانات تماما مستقيما، وبالنسبة للتنفيذات المتعلقة بالبرمجة المدرسية (مثلا متتبعي التعليم البدني)، يلزم توفير ضمانات إضافية لمنع المراقبة غير المأذون بها، وينبغي أن يعتمد المصممون نهجا " للخصوبة " ، وأن يجمعوا البيانات الدنيا اللازمة، وبحوثيقة.
تسمية الأطفال
الأطفال - الاصطناعية والتقليدية
ويُستعان بالأطفال بألوان مشرقة، وتفاعلات شخصية، ومعارض تفاعلية، وكثيراً ما تُرفض الأجهزة التي تبدو وكأنها معدات طبية، وتُقدم المنتجات الناجحة مجموعات قابلة للتبادل، وجوانب المراقبة القابلة للتعديل، والملصقات أو الجلدات.
وينبغي أيضاً أن ينظر المصممون في معامل الجهاز [(FLT:0)] [(FLT:1])].() وقد يكون الأقرباء من الرجال هم الأكثر شيوعاً، ولكن بالنسبة للأطفال الأصغر سناً (الأطفال) أو أجهزة الاستشعار المشابهة قد تعمل بشكل أفضل، وقد تؤدي أجهزة الاستشعار المزينة، مثل القمصان الذكية أو الأحذية، إلى إزالة الحاجة إلى أن يتذكر الطفل شيئاً ما.
بسيطة، وداخلية ملائمة
ويجب أن تكون واجهة المستخدمين (UI) مستفيدين متميزين: الطفل ومقدم الرعاية، وينبغي أن تكون مرتكزة على أساس مختلط، مع النص الأدنى، وينبغي أن تكون الأهداف المسية كبيرة (على الأقل 10 مم) لاستيعاب أصابع صغيرة غير ثابتة، وينبغي أن تكون التغذية فورية ومكافئة حلقة التوهج، أو اليقظة، أو الصوت السعيد.
وبالنسبة لمقدمي الرعاية، ينبغي أن يقدم طلب مرافق الاتجاهات التاريخية، والتنبيهات القابلة للتعديل (مثلاً، إذا تجاوز معدل القلب عتبة 5 دقائق)، والقدرة على تبادل البيانات مع مقدمي الرعاية الصحية، وينبغي ألا يُتجاوز الطلب الرطوبة؛ و " نظرة شاملة " مع المؤشرات المرمزة باللون الإنكليزي (الغريني = الحسن، الصفراء = التحذير)، ويعمل جيداً، وينبغي أن يشمل العديد من الآباء المهنيين الطبيين، وبالتالي ينبغي أن يكون أي تفسير.
حياة البطارية الطويلة والتبعية
فالأطفال ينسون شحن الأجهزة، التي لا فائدة منها، والتي يمكن أن تدوم في منتصف النهار، وينبغي أن يهدف المصممون إلى ما لا يقل عن 3-5 أيام من عمر البطاريات، ويُمثل ذلك أسبوعا، كما أن عناصر الطاقة المنخفضة، والتجهيز الفعال، وإدارة الطاقة الذكية (مثلا، الحد من أخذ عينات أجهزة الاستشعار عند الحمل) ضرورية، فالشحن السريع (مثل 80 في المائة في 30 دقيقة) يساعد على ضبط الأجهزة الليلية.
كما أن الاستمرارية أمر بالغ الأهمية، إذ يجب على الأجهزة أن تنجو من الانقطاعات، والتشيريو، وانسكابات العصير، ومغامرات الملاعب، كما أن مقاومة المياه من طراز IP67 أو IP68 معيارية، وينبغي أن تكون مقاومة الكسيرين من حيث العدم (Gorilla Glass or sapphire) وينبغي أن تكون التكثيفات مضادة للكسرات، وأن يكون من الضروري إجراء اختبارات للصمود إلى درجات الحرارة القصوى (س) (السيارة النقية.
التكيف والنمو
فالنساء ينمو بسرعة، وقد يكون جهاز يلائم عمراً يبلغ من العمر ثماني سنوات ضيقاً جداً بعد عام، ويمكن للمجموعات القابلة للتعديل ذات الفتحات المتعددة أو آلية من نوع الربيع أن تمدد الحياة الصالحة للاستخدام، إذ أن بعض الصانعين يقدمون خيارات متعددة الحجم (الصغيرة والمتوسطة والكبيرة) تستند إلى النطاقات العمرية، ولكن تصميم واحد قابل للتعديل بدرجة عالية أفضل، بالنسبة للأجهزة التي تقيسائقات الحيوية (مثلاً، فإن تركيبات الصهاريج)
كما يلزم تعديل برامجيات، إذ ينبغي أن تكون للنظم التي تحلل النشاط أو النوم أو معدل ضربات القلب معايير قابلة للتعديل على أساس العمر والتطور، مثلاً، أن معدل القلب العادي لولد يبلغ من العمر ٢ سنة هو ٨٠ إلى ١٣٠ برميل؛ وبالنسبة لعمره ١٢ سنة، يبلغ ٦٠ إلى ١٠٠ برميل، فإن عتبة البالغين الثابتة ستولد إنذارات كاذبة أو تضيع قضايا.
التحديات التي تواجه التنمية المراعية لاحتياجات الأطفال
جمع البيانات في مجال الأطفال النشطين
ويخضع الأطفال للحركة المستمرة: تشغيل الأشعة والقفز والتدفق والنسيج، وقد تبين أن أجهزة الاستنشاق بالأشعة الضوئية قد تقلل كثيراً من دقة الحساسيات القلبية، وقد نشرت دراسة في أطباء الأطفال .
وعلاوة على ذلك، فإن تركيبة الأطفال من البلوز وارتباك جلدهم يختلفان عن الكبار، ويؤثران على أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية )مثلاً بالنسبة للجليكوس أو الصنع(، وتحتاج منحنى المعايرة إلى مجموعات بيانات طب الأطفال، كما أن نماذج التعلم من الآلات التي يتم تدريبها على بيانات الكبار ستؤدي أداء ضعيفاً، ويجب على المطورين الاستثمار في التجارب الطبية الخاصة بطب الأطفال.
مدة الخدمة مقابل التنويم الطفولي
ويجب أن تكون أجهزة الأطفال قوية للغاية، ومع ذلك فإن الآباء يريدونها صغيرة وخفيفة الوزن، وهذا التبادل صعب التسويته، كما أن المطاط السميك يحمي الجهاز، ولكنه يضيف السوائب، ويمكن أن يكسر تصميم صغير وسليك عندما يسقط، ويتمثل أحد الحلول في استخدام الأزرار المنصبة: الركيزة المكدسة التي تحوي الكترونيا، والتي تحيط بقشرة خارجية قابلة للاستبدال، ويضاف إليها بعض الازرار.
فحياة البطارية تتنافس مع الحجم: فالبطارية الأكبر تستمر لفترة أطول ولكنها تجعل الجهاز أثقل، وقد تساعد أوجه التقدم في تكنولوجيا البطاريات (مثل البطاريات الصلبة والمرنة) ولكن لا تدمج بعد، وحتى ذلك الحين، يجب على المصممين أن يُحدّدوا السلطة على المستوى الأمثل على كل مستوى: انخفاض الطاقة الكهربائية، ومعدلات أخذ العينات الفعالة، وأساليب النوم.
الوقت المشرق و النعمة الرقمية
وكثيرا ما تشمل الفحوصات التي تلبسها الأطفال، ويقلق الآباء بشأن وقت الشاشة، ويمكن أن يكون الجهاز الذي يطال دائما اهتمام الطفل منتجا عكسيا، وينبغي أن يقلل المصممون من وقت الشاشة إلى أدنى حد، وأن يستخدموا الإخطارات السلبية )الرسوم الملو َّنة، والأجهزة المبل َّغ عنها( التي لا تتطلب النظر في عرض، وينبغي ألا يتطلب التكوين بطول التحديق، والتفاعلات القصيرة التي تتراوح بين ٥ و ١٠ ثواني هي مثالية.
وقد تؤدي التصميمات المقبلة إلى تحميل التفاعلات المعقدة على جهاز هاتف ذكي، مما يسمح بأن يكون الملبس جهازاً استشعارياً بسيطاً وجهازاً للوززر، مما يقلل من حجم الجهاز ووزنه، ولكن يجب على الطفل أن يحمل هاتفاً، كثيراً من الآباء يترددون في إعطاءه لطفل صغير، وينبغي أن يكون النهج الهجين - وهو جهاز مصاحب للضوابط الأبوية - العمل للأطفال الأكبر سناً (10+).
عبء العمل وعبء البيانات
فالوالدان يعانيان من عبء ثقيل بالفعل، إذ أن من الممكن أن يُرسل إنذاراً مضللاً في كل مرة ينجم فيها ارتفاع معدل ضربات قلب الطفل )الذي يمكن أن يحدث من مجرد الركض إلى الباب( أن يسبب القلق والحساسية، ويجب على المصممين أن ينفذوا عتبات ذكية تُشكل أنماطاً للنشاط، وعلى سبيل المثال، ينبغي ألا تؤدي زيادة القلب أثناء عملية الركض المكتشفة إلى الانذار؛ وينبغي أن يظل معدل الارتفاع في القلب عند الطفل ملقى على عاتقه.
وينبغي أن يوفر هذا البرنامج الفرعي " صورة صحية " يومية بدلا من تدفق مباشر من الأرقام، فالأتجاهات التي تتخطى الزمن أكثر فائدة من التقلبات الحالية، وينبغي للآباء أن يتبادلوا البيانات مع المتخصصين؛ وينبغي أن يُصدر هذا التطبيق تقريراً عن إدارة البرامج أو يسمح بتقاسم البيانات بصورة آمنة من خلال منصة مثل صحة التفاح أو بوابة خاصة، كما أن التوجيه العملي - " فترة نوم طفلك أقل بكثير من المتوسط بالنسبة لسنهم الخام؛ والنظر في بيانات قبل وقت النوم " .
الاتجاهات والابتكارات في المستقبل
AI —Driven Predictive Analytics
يمكن أن تحول الاستخبارات الأثرية من سجل سلبي إلى نظام إنذار مبكر، ويمكن لنماذج التعلم الماكنة التي تم تدريبها على بيانات طب الأطفال الكبيرة التنبؤ بتفاقم الربو (عن طريق كشف التغيرات الخفية في معدل التنفس، وقابلية التغير في معدل القلب، وأنماط النشاط)، والنشاط المضبوطات، أو أحداث الافتراض الافتراضي.
فالخرافيزميات الشخصية التي تتكيف مع حساب خط الأساس لكل طفل من أجل النمو، والتغييرات في الأدوية، والحساسية الموسمية - سوف تصبح معيارية، وينبغي للجهاز أن يتعلم كيف تبدو " طبيعية " بالنسبة لذلك الطفل المحدد بمرور الوقت، وهذا يقلل من الإنذارات الكاذبة ويزيد من الثقة السريرية.
المواد المتقدمة والإلكترونيات المرنة
فالعلم المزود بالمواد يجعل من السائل أكثر مرونة، وأكثر شبهاً بالبشرة، أما أجهزة الاستشعار التي تستخدم في الغلافين، والدوائر السائلة المميتة، وأجهزة البوليمر ذاتية الرفع، فيمكن أن تخلق أجهزة تشعر بأنها جلد ثان، فالبطاريات المرنة التي تلتحم بالجسم أو الأفلام السلوكية الشفافة التي يمكن طباعتها على النسيج، فهي قيد التطوير.
فأجهزة إلكترونية قابلة للتداول - مدمرات تحل محلها في الجسم بعد الاستخدام - يمكن أن تكون لعبة لتبادل بعض التطبيقات مثل الرصد المؤقت لالبريد في الأطفال، وفي حين أن هذه المواد لا تزال في مراحل البحث، فإنها يمكن أن تلغي الحاجة إلى إزالة الأجهزة أو إعادة شحنها.
الواقع المحظوظ والرد التفاعلي
ولزيادة إشراك الأطفال، يمكن أن تؤدي زيادة الواقع إلى حفز البيانات الصحية بطرق غير مباشرة، تخيل طفل يرتدي جهازاً ذكياً، يظهر، عند الإشارة إلى غرض معين، تنيناً افتراضياً تحسن صحته عندما يتم الوفاء بالنشاط الخاص بالطفل وأهداف النوم، ويمكن أيضاً استخدامه في عمليات التنفس المصحوبة بمرشدين: يرى الطفل خطاً للهبوط والهبوط في متزامن مع معدل التنفس المقاس.
ويمكن أن تساعد التغذية التفاعلية الأطفال أيضاً على فهم أجسادهم، فعلى سبيل المثال، يمكن لأي جهاز يظهر تصوراً حقيقياً للقلب (ككرة مكافأة) أن يعلم الطفل كيف يتغير معدل ضربات قلبه مع التمارين مقابل الاسترخاء، مما يؤدي إلى بناء الإلمام بالقراءة والكتابة لدى الجسد ويشجع على اعتياد صحي بشكل طبيعي.
الثورة التنظيمية والتوحيد القياسي
ومع أن الملبس الطبي يكتسب أهمية طبية أكبر، فإن المنظمين يلحقون بهم، إذ أن قانون السلامة والتحسين الطبيين في الطب البيطري () يشجع الابتكار ولكن لا يزال لديه ثغرات، وينبغي أن ينخرط المصممون في وقت مبكر مع المنظمين لفهم تصنيف جهازهم (السلامة العامة ضد الجهاز الطبي ببطء).
والقابلية للتشغيل المتبادل هي حدود أخرى، وينبغي أن تستخدم الأجهزة معايير مفتوحة مثل HL7 FHIR لتبادل البيانات مع السجلات الصحية الإلكترونية، مما يتيح للمستوصفين رؤية بيانات قابلة للارتداء إلى جانب نتائج المختبرات والوصفات الطبية، وبدون التشغيل المتبادل، فإن البيانات تعيش في صومعة وتخسر الكثير من قيمتها السريرية.
الاستنتاج: تصميم الطفل، ليس فقط الشرط
إن تصميم أجهزة قابلة للارتداء لرصد صحة الأطفال يشكل تحديا متعدد التخصصات، ويتطلب تعاطفا عميقا مع مستخدم الأطفال، وفهما واضحا لعلم الفيزياء الأطفال، ومعايير السلامة والخصوصية الصارمة، واستعدادا للتكرار مع الأسر الحقيقية، وأفضل الوسائل هي تلك التي تصبح جزءا طبيعيا، بل متمتعا به، من يوم الطفل، وليس من أشكال الوصم الطبي.
ومن خلال إعطاء الأولوية للأمان والراحة والاشتراك والدقة وخصوصية البيانات، يمكن للمصممين أن يخلقوا أدوات تمكن الأطفال ومقدمي الرعاية لهم، ويمتلك المستقبل إمكانيات مثيرة: أي منظمة العفو الدولية التي تتوقّع حدوث تدهور صحي قبل أن يحدث، ومواد تختفي بعد الاستخدام، وتجارب تفاعلية تجعل السلوك الصحي أمراً ممتعاً، والهدف النهائي هو مساعدة الأطفال على العيش في صحة أفضل، وعلى زيادة عدد الزيارات الطبية، وعلى قدر أكبر من الثقة.