You are more transparent than you think - Sajan Saini

المترجم: Ayman Hosny المدقّق: Hanaa Yehia

It’s an increasingly common sight in hospitals around the world:

ثمة مشهد شائع بصورة متزايدة في المستشفيات حول العالم:

a nurse measures our height, weight, blood pressure,

ممرضةٌ تقيس طولنا، ووزننا، وضغظ دمنا،

and attaches a glowing plastic clip to our finger.

وتُثبت مشبكًا بلاستيكيًا مضيئًا في إصبعنا.

Suddenly, a digital screen reads out the oxygen level in our bloodstream.

وفجأةً، تعرض شاشة رقمية معدّل الأكسجين في مجرى دَمِـنا.

How did that happen?

كيف حدث هذا؟

How can a plastic clip learn something about our blood…

كيف لمشبكٍ بلاستيكي أن يعرف شيئًا عن دَمِـنا...

without a blood sample?

دون عينة دم؟

Here’s the trick:

إليكم الحيلة:

our bodies are translucent,

إن أجسادنا نصف شفافة،

meaning they don’t completely block and reflect light.

مما يعني أنها لا تحجب الضوء أو تعكسه بشكل كامل.

Rather, they allow some light to actually pass through our skin,

وعوضًا عن ذلك، فإنها تسمح بمرور بعض الضوء عبر جِـلدنا،

muscles, and blood vessels.

وعضلاتنا وأوعيتنا الدموية.

Don’t believe it?

ألا تصدق ذلك؟

Hold a flashlight to your thumb.

وجِّه مصباحًا يدويًا على إبهامـك.

Light, it turns out, can help probe the insides of our bodies.

يتضح أن الضوء يمكنه أن يساعد في فحص أجسادنا من الداخل.

Consider that medical fingerclip—

خذ بعين الاعتبار مشبك الإصبع الطبي...

it’s called a pulse oximeter.

وهو يُدعى مقياس التأكسد النبضي.

When you inhale, your lungs transfer oxygen into hemoglobin molecules,

حين تأخذ شهيقًا تُحوّل رئتاك الأكسجين إلى جزيئات هيموجلوبين،

and the pulse oximeter measures the ratio of oxygenated to oxygen-free hemoglobin.

ويقوم مقياس التأكسد النبضي بحساب نسبة الهيموجلوبين المؤكسد إلى غير المؤكسد.

It does this by using a tiny red LED light on one side of the fingerclip,

يقوم بذلك عن طريق استخدام مصباح LED أحمر صغير على أحد جوانب مشبك الإصبع،

and a small light detector on the other.

ومكشاف ضوئي صغير علي الجانب الآخر.

When the LED shines into your finger,

حين يضيء مصباح LED في إصبعك،

oxygen-free hemoglobin in your blood vessels absorbs the red light

تمتص جزيئات الهيموجلوبين غير المؤكسدة في أوعيتك الدموية الأشعة الحمراء

more strongly than its oxygenated counterpart.

على نحوٍ أقوى من نظيرتها المؤكسدة.

So the amount of light that makes it out the other side

لذا فإن كمية الضوء التي تتمكن من العبور للطرف الآخر،

depends on the concentration ratio of the two types of hemoglobin.

تعتمد على نسبة التركيز لنوعي الهيموجلوبين.

But any two patients will have different-sized blood vessels in their fingers.

لكن لا يحمل مريضان أوعية دموية متشابهة الحجم في إصبعهما.

For one patient, a saturation reading of ninety-five percent

بالنسبة لأحد المرضى، فإن قراءة تشبّع الأكسجين بنسبة 95%

corresponds to a healthy oxygen level,

تشير إلى معدل صحي من الأكسجين،

but for another with smaller arteries,

لكن بالنسبة لمريضٍ آخر ذي شرايينَ أصغر،

the same reading could dangerously misrepresent the actual oxygen level.

قد تعطي القراءة نفسها صورة خاطئة على نحوٍ خطير لمعدل الأكسجين الفعلي.

This can be accounted for with a second infrared wavelength LED.

يمكن أن نعالج هذا باستخدام مصباح LED ثانٍ ذي موجة تحت حمراء.

Light comes in a vast spectrum of wavelengths,

ينتقل الضوء في طيف واسع من الأطوال الموجية

and infrared light lies just beyond the visible colors.

وتنثني الأشعة تحت الحمراء خلف الألوان المرئية مباشرةً.

All molecules, including hemoglobin,

كل الجزيئات، بما فيها اليهموجلوبين،

absorb light at different efficiencies across this spectrum.

تمتص الضوء بكفاءات مختلفة في الطيف.

So contrasting the absorbance of red to infrared light

لذا فإن تعارض امتصاص الأشعة الحمراء والأشعة تحت الحمراء

provides a chemical fingerprint to eliminate the blood vessel size effect.

يوفر بصمة إصبع كيميائية تلغي تأثير حجم الوعاء الدموي.

Today, an emerging medical sensor industry is exploring all-new degrees

اليوم، تستكشف صناعة أجهزة الاستشعار الطبيّة الناشئة مستويات جديدة

of precision chemical fingerprinting,

من البصمات الكيميائية الدقيقة

using tiny light-manipulating devices no larger than a tenth of a millimeter.

مستعينةً بأجهزةٍ دقيقة للمعالجة بالضوء لا يزيد حجمها عن عُشرِ المليمتر.

This microscopic technology,

هذه التكنولوجيا المجهرية،

called integrated photonics,

المسماة الضوئيات المتكاملة،

is made from wires of silicon that guide light—

تُصنع من أسلاك من السيليكون تُوجِّه الضوء...

like water in a pipe—

مثل المياه داخل أنبوب...

to redirect, reshape, even temporarily trap it.

لإعادة توجيهه وإعادة تشكيله وحتى حبسه مؤقتًا.

A ring resonator device, which is a circular wire of silicon,

ثمة جهاز رنّان دوّار، وهو عبارة عن سلك دائري من السليكون،

is a light trapper that enhances chemical fingerprinting.

هو صائدٌ للضوء على نحوٍ يُحسّن البصمة الكيميائية.

When placed close to a silicon wire,

حين يُوضع قريبًا من سلك من السيليكون،

a ring siphons off and temporarily stores only certain waves of light—

تشفط الحلقةُ موجاتِ الضوء وتَحتفـظ بها مؤقتًا...

those whose periodic wavelength fits a whole number of times

تلك الموجات التي لها طول موجيّ يلائم كامل عدد المرات

along the ring’s circumference.

على طول محيط الحلقة.

It’s the same effect at work when we pluck guitar strings.

إنه ذات التأثير الحادث لدى مداعبة أوتار الجيتار.

Only certain vibrating patterns dominate a string of a particular length,

إن اهتزاز أنماط معينة تهيمن على وتر من نطاق معين،

to give a fundamental note and its overtones.

لإعطاء نوتة أساسية ونغماتها.

Ring resonators were originally designed

إن الحلقة الرنانة صُممت أساسًا

to efficiently route different wavelengths of light—

لتحريك موجات الضوء بكفاءة...

each a channel of digital data—

كل قناة من البيانات الرقمية...

in fiber optics communication networks.

في شبكات اتصال من الألياف الضوئية.

But some day this kind of data traffic routing

لكن يوما ما، فإن هذا النوع من توجيه حركة البيانات

may be adapted for miniature chemical fingerprinting labs,

ربما يجري ضبطه من قِبل مجسّات دقيقة للبصمة الكيميائية،

on chips the size of a penny.

على هيئة شرائح في حجم عملة معدنية.

These future labs-on-a-chip may easily, rapidly,

إن بمقدور "المجسّات الدقيقة" هذه، بسهولة وبسرعة،

and non-invasively detect a host of illnesses,

أن تكتشف حزمة من الأمراض،

by analyzing human saliva or sweat in a doctor’s office

من خلال تحليل اللعاب أو العرَق البشريّ في عيادة الطبيب

or the convenience of our homes.

أو في مكان ملائم في بُـيُوتـنـا.

Human saliva in particular

إن لعاب الإنسان على وجهٍ خاصٍ

mirrors the composition of our bodies’ proteins and hormones,

يعكس تركيبة بروتينات وهرمونات أجسادنا،

and can give early-warning signals for certain cancers

وبمقدوره إصدار إنذار مبكّر عن إصابات سرطانية مؤكَـدة

and infectious and autoimmune diseases.

والأمراض المُعدية، وأمراض المناعة المكتسبة.

To accurately identify an illness,

من أجل أن تُحَـدد بدِقة ثمة مرضًا،

labs-on-a-chip may rely on several methods,

فإن "المجسّات الدقيقة" تعتمد على طرائق شتى،

including chemical fingerprinting,

بما في ذلك البصمة الكيميائية،

to sift through the large mix of trace substances in a sample of spit.

لحصر المرض من خليط هائل من أثر العناصر المختلفة في عينة واحدة من اللعاب.

Various biomolecules in saliva absorb light at the same wavelength—

إن مختلف الجزيئات الحيوية في اللعاب تمتص الضوء عند ذات الطول الموجي...

but each has a distinct chemical fingerprint.

ولكن لكل منها بصمة كيميائية مميزة.

In a lab-on-a-chip, after the light passes through a saliva sample,

في "المجسّات الدقيقة"، وبعد أن يمرُّ الضوءُ في عينة اللُعاب،

a host of fine-tuned rings

فإن حزمة من الحلقات المصقولة

may each siphon off a slightly different wavelength of light

تشفط كلٌ منها طولًا موجيًا مختلفًا من الضوء

and send it to a partner light detector.

وترسله إلى مكشاف ضوئي قرين.

Together, this bank of detectors will resolve

سويًا، سيُعالِـج هذا الكم من المُكشافات

the cumulative chemical fingerprint of the sample.

البصمة الكيميائية التراكمية من العينة.

From this information, a tiny on-chip computer,

من هذه المعلومات، فإن شريحة حاسوبية دقيقة،

containing a library of chemical fingerprints for different molecules,

تحوي مصفوفة من البصمات الكيميائية لجزيئيات مختلفة،

may figure out their relative concentrations,

بمقدورها حساب تركيزاتها النسبية،

and help diagnose a specific illness.

وتساعد في تشخيص مرض معين.

From globe-trotting communications to labs-on-a-chip,

من عالم الاتصالات المتسارع إلى "المجسّات الدقيقة"،

humankind has repurposed light to both carry and extract information.

أعاد الإنسان توظيف الضوء لنقل واستخلاص المعلومات.

Its ability to illuminate continues to astonish us with new discoveries.

إن قدرته على الإنارة تتواصل؛ لإبهارنا بالمزيد من الاكتشافات.