الآن، يقوم الباحثون في جامعة ميسوري بتخصيص جهاز مشبك الإصبع التجاري لتوفير طريقة سريعة وغير جراحية لقياس ضغط الدم ومراقبته باستمرار، ويمكن للجهاز أيضاً قياس أربع علامات حيوية إضافية في وقت واحد، وهي معدل ضربات القلب، وتشبع الأكسجين في الدم، ودرجة حرارة الجسم ومعدل التنفس، كما قال ريتشارد بيفيلد، طالب دراسات عليا في الهندسة الميكانيكية والفضائية في كلية الهندسة بجامعة إم يو، والمؤلف الرئيسي للدراسة.
قياس ضغط الدم
وقال بيفيلد: "عادةً ما يتضمن حساب ضغط دم شخص ما في مستشفى أو عيادة استخدام رباط قابل للنفخ ملفوف حول ذراعه، ولكن هناك ثلاث مشكلات في هذه الطريقة، يمكن أن تتسبب في تلف شرايين شخص ما إذا تم إجراؤها بشكل متكرر خلال فترة زمنية قصيرة، كما يمكن أن يرتفع ضغط الدم بسبب العصبية ويمكن أن يستغرق ما يصل إلى 30 ثانية ليكتمل، ولكن يمكن لجهازنا تسجيل ضغط دم شخص ما في غضون خمس ثوانٍ باستخدام مستشعرات بصرية موضوعة على طرف الإصبع تقيس كمية الضوء المنعكس عن الأوعية الدموية تحت سطح الجلد".
عملية التصوير الضوئي
تسمى هذه العملية بالتصوير الضوئي PPG، ويستخدم الجهاز جهازي استشعار PPG يقعان في نقطتين مختلفتين على الإصبع لالتقاط نبض شخص ما من أجل حساب سرعة موجة النبض، أو مدى سرعة انتقال الدم عبر مجرى الدم، وبمجرد جمع البيانات من سرعة موجة النبض، يتم نقلها لاسلكياً إلى جهاز كمبيوتر لمعالجة الإشارات وحساب ضغط الدم بواسطة خوارزمية التعلم الآلي، وقال الباحثون أن دراسات أخرى أظهرت أيضاً أن سرعة موجة النبض لها علاقة قوية بضغط الدم.
ضغط الدم الانقباضي
قدم اختبار مبكر للجهاز مع 26 مشارك في الدراسة معدل دقة يبلغ حوالي 90٪ لضغط الدم الانقباضي، ومعدل دقة 63٪ لضغط الدم الانبساطي، وقال بيفيلد أن معدل الدقة يختلف بين الانقباضي والانبساطي لأن الضغط الانبساطي، وهو الحد الأدنى لضغط الدم للشخص، يمكن أن يتغير بشكل كبير اعتماداً على عمر الشخص، ويمكن أيضاً التحكم فيه من خلال عوامل مختلفة، بما في ذلك العمر وتيبس الشرايين والصحة العامة ووزن الجسم .
يقر بيفيلد وزملاؤه أيضاً بوجود بعض المشكلات في جعل مستشعرات PPG تعمل للحصول على هذه القياسات.
أجهزة استشعار PPG
وقال بيفيلد: "عادة، هناك بعض المشاكل مع أجهزة استشعار PPG، أحدها يسمى الحركة الأثرية، فإذا قمت بتحريك مستشعر PPG أثناء القراءة، فيمكن أن يؤثر ذلك على الموجات التي يتم تسجيلها، وعلاوة على ذلك، وجدنا أن الاختلافات في الضغط يمكن أن تغير الموجات، ولكن باستخدام تصميم مشبك الإصبع، يوفر الزنبرك ضغطاً ثابتاً، وهناك سبب آخر لم يتم بسببه استكشاف هذه الطريقة من قبل كثيراً وهو أن مشابك الأصابع تحتوي على مستشعر واحد فقط، ولكن لدينا مستشعران في أجهزتنا".
تم تسجيل براءة اختراع مؤقتة للجهاز، ويعمل الباحثون حالياً على تطوير الجهاز للاستخدام المنزلي، ويشمل هدفهم طويل المدى التطبيقات السريرية والتجارية المحتملة، وقال بيفيلد أن تطبيقاً سريرياً يمكن أن يساعد في تخفيف بعض الأعباء عن الممرضات الذين يتعاملون مع أجهزة متعددة لمراقبة العلامات الحيوية للمريض.
قياس العلامات الحيوية للجسم
يعمل الباحثون أيضاً على دمج الجهاز في جمع البيانات للدراسات المستقبلية من خلال تطوير نماذج حسابية تنبؤية للمساعدة في تحديد العلامات الحيوية التي يمكن أن تكون بمثابة مؤشرات لأمراض بشرية متعددة، بما في ذلك فيروس كوفيد-19 والإنفلونزا، كما قال جيان لين وويليام آر كيميل، عضو هيئة تدريس وأستاذ مشارك في الهندسة الميكانيكية والفضائية.
وقال لين، وهو المؤلف المشارك في الدراسة: "هدفنا هو تطوير تأثير أوسع لجهازنا يتجاوز الطرق القديمة لقياس العلامات الحيوية".