امکان اندازه گیری فشار خون با گوشی هوشمند

مطالعات جدید دانشگاه کالیفرنیا باعث شده است که اندازه گیری فشار خون تنها با استفاده از یک گوشی موبایل و یک قطعه پلاستیکی ارزان قیمت ممکن شود.

به گزارش تکناک، با توجه به اینکه 47 درصد از بزرگسالان در ایالات متحده دارای فشار خون بالا هستند، اندازه گیری فشار خون کار هوشمندانه ای است. انجام این کار به لطف تحقیقات جدید دانشگاه کالیفرنیا می تواند نسبت به گذشته بسیار راحت تر شود.

این دستگاه که BPClip نام دارد، اندازه گیری هایی را ارائه می دهد که با قرائت‌های دستگاه های سنتی فشار خون (blood pressure : pressure exerted by circulating blood upon the walls of blood vessels) قابل مقایسه است و با یک اتصال ساده به گوشی موبایل عمل می‌کند. این روش به چراغ قوه و دوربین گوشی هوشمند به همراه یک قطعه فیزیکی ساده متکی است.

BPClip متشکل از یک گیره پلاستیکی با مکانیزم فنری است که به کاربر اجازه می دهد دستگاه را فشار دهد و دو کانال نور یکی برای هدایت چراغ قوه به انگشت شما و دیگری برای هدایت نور منعکس شده به دوربین برای پردازش تصویر سایر الزامات این روش اندازه گیری فشار خون هستند.

یینان ژوان نویسنده اصلی مقاله به Ars گفت: انگیزه اصلی این کار در جنبه هزینه کم نهفته است و دلیل اصلی که ما می خواهیم به این سمت برویم این است که در حال حاضر واقعاً هیچ دستگاه اندازه گیری فشار خون ارزان قیمتی وجود ندارد. تمام وسایلی که می توانید از فروشگاه ها یا داروخانه ها تهیه کنید، دستگاه های کاف فشار خون هستند و قیمتی حداقل در حدود 20 یا 30 دلار دارند.

این امر می تواند برای افراد کم درآمد، به عنوان یک مانع مالی در مقابل اندازه گیری فشار خون آنها عمل کند. دکتر هریت ون اسپال، دانشیار بخش قلب و عروق دانشگاه مک مستر که در این کار نقشی نداشت، گفت: در سراسر جهان، بیش از یک سوم افراد، بیماران مبتلا به فشار خون بالا تشخیص داده شده و تحت درمان قرار می‌گیرند. افرادی که در جمعیت‌های حاشیه‌نشین هستند، از جمله زنان، رنگین‌پوستان و افراد محروم از نظر اقتصادی، اجتماعی و به‌ویژه کسانی که در معرض تشخیص و درمان کم قرار دارند، می‌توانند از چنین فناوری‌های بیمار محور بهره ببرند.

ژوان و همکارانش امیدوارند که اگر دستگاه وارد تولید در مقیاس بزرگ شود، BPClip می‌تواند در نهایت توسط پزشکان یا سازمان‌های غیرانتفاعی تحویل داده شود، همانطور که دندان‌پزشکان نخ و مسواک می‌دهند. برای این منظور، آنها قبلاً یک شرکت استارت آپی به نام Billion Labs Inc ایجاد کرده اند تا طراحی خود را بهبود ببخشند.

نور در انتهای تونل

BPClip برای خوانش به یک اصل ساده متکی است: خون نور را جذب می کند. اگر چراغ قوه تلفن خود را با انگشت خود در یک اتاق تاریک بپوشانید، ممکن است نبض را در انگشت درخشان خود را مشاهده کنید. نبض واقعی شما است، که خون را از طریق وریدها و شریان ها به انگشت شما می فرستد. خون بیشتر به معنی نور جذب شده بیشتر زمانی که قلب شما منقبض می شود و خون کمتر به معنی نور کمتر جذب شده در زمانی است که قلب شما آرام می شود.

BPClip این پالس های نور را با استفاده از دوربین گوشی ضبط می کند. به سادگی با میانگین گیری روشنایی هر فریم گرفته شده، این برنامه می تواند میزان خونی که در انگشت شما جریان دارد را در لحظه بخواند.

با این حال، این اطلاعات به تنهایی برای محاسبه فشار خون کافی نیست: BPClip همچنین باید بداند که چگونه این جریان خون با اعمال فشار به انگشت تغییر می‌کند. این همان فرآیندی که دستگاه‌های مبتنی بر کاف برای اندازه‌گیری خود استفاده می‌کنند.

اینجاست که فنر BPClip وارد می شود. با فشرده سازی تدریجی فنر از 0 تا 100 درصد، می توان طیفی از فشارهای مختلف را به رگ های خونی انگشت وارد کرد. این فشارها بر جریان خون تأثیر می گذارد که می توان از آن برای محاسبه فشار خون استفاده کرد.

زمانی را در نظر بگیرید که کاربر فنر را تا انتها فشار داده است: فشار باعث بسته شدن عروق انگشت می شود و هیچ خونی نمی تواند جریان یابد، بنابراین هیچ پالس نوری برای دیدن دوربین وجود ندارد. اگر کاربر فنر را به تدریج رها کند، به نقطه ای می رسد که خون می تواند دوباره جریان یابد و ضربان نوری را که دوربین می تواند تشخیص دهد بازیابی می کند. این مربوط به حداکثر فشار خون در طول ضربان قلب (فشار سیستولیک) است.

همانطور که کاربر به کاهش فشار روی فنر ادامه می‌دهد، خون می‌تواند آزادانه‌تر از طریق انگشت جریان یابد و میزان بازتاب نور را تغییر دهد. در نهایت، فشار روی انگشت دیگر برای جلوگیری از جریان خون کافی نخواهد بود و نور منعکس شده به یک نبض ثابت تبدیل می شود. ما اکنون در حداقل فشار در طول ضربان قلب هستیم: فشار دیاستولیک.

BPClip با بررسی جریان خون در سطوح مختلف فشار و تطبیق این اندازه‌ها با نیروی وارد شده به انگشت، می‌تواند فشار خون سیستولیک و دیاستولیک کاربر را محاسبه کند. این فرایند این سؤال را ایجاد می کند که چگونه سیستم می گوید که BPClip چقدر نیرو اعمال می کند؟

تحت فشار

بدون هیچ قطعه الکترونیکی، BPClip از فیزیک ساده برای اندازه گیری فشار وارد شده به انگشت استفاده می کند. قبل از اینکه نور منعکس شده از انگشت به دوربین برسد، از یک روزنه عبور می کند. این به این معنی است که نوری که دوربین دریافت می‌کند به تابش نور از روزنه بستگی دارد و اندازه آن بسته به فاصله انگشت از روزنه متفاوت است. اگر سفتی فنر به طور دقیق مشخص باشد، می توان از اندازه تصویر برای محاسبه میزان فشار روی انگشت استفاده کرد.

این نرم افزار همچنین به BPClip اجازه می دهد قبل از هر اندازه گیری یک کالیبراسیون داخلی انجام دهد. با اندازه گیری روشنایی بازتاب در حداکثر و حداقل فشرده سازی فنر، BPClip می تواند انعکاس نور طبیعی انگشت را ثبت کند. این را می توان از اندازه گیری های بعدی کم کرد، به این معنی که اعداد نهایی فقط به جریان خون مربوط می شوند. تفاوت در روشنایی تابش، رنگ پوست و حجم کلی خون را می توان با این روش محاسبه کرد.

توانایی اندازه گیری مستقل فشار، BPClip را از بقیه میدان متمایز می کند. ایده پایش فشار خون با دستگاه پوشیدنی جدید نیست. نمونه های اولیه زیادی وجود دارد که از روش های مختلف برای محاسبه فشار خون استفاده می کنند. با این حال، مسئله کلیدی که مانع از استفاده گسترده آنها شده است، نیاز به کالیبراسیون خارجی در برابر دستگاه مبتنی بر کاف است، زیرا آنها از اندازه گیری های غیر مستقیم برای تخمین فشار خون استفاده می کنند. دستگاه‌هایی که از معیاری به نام زمان عبور پالس برای تخمین فشار خون استفاده می‌کنند، به کالیبراسیون خارجی دوره‌ای و نه یک‌باره نیاز دارند. این به این دلیل است که این مدل نمی تواند تغییرات کشسانی شریانی را که در طول پیری و بیماری مشاهده می شود، توضیح دهد.

بدیهی است که این مسئله کل موضوع را زیر سوال میبرد، زیرا یا باید به یک کلینیک مراجعه کنید یا یک دستگاه کاف خانگی بخرید.

مسیر پیش رو

ژوان گفت: من می‌گویم قطعاً جا برای پیشرفت وجود دارد. در حال حاضر، دقت در سطح غربالگری است، نه در سطح تشخیصی. نسخه فعلی BPClip اندازه‌گیری‌هایی را تولید می‌کند که ممکن است تا 8 میلی‌متر جیوه با اندازه‌گیری‌های کاف متفاوت باشد. این ممکن است به اندازه کافی برای تشخیص شرایط خاص دقیق نباشد، اما می تواند برای ترغیب کاربران به دنبال مشاوره بیشتر از یک پزشک، استفاده شود.

این تیم تحقیقاتی همچنین باید نحوه قرارگیری BPClip را بر روی سایر تلفن های همراه تعمیم دهد. در حال حاضر فقط روی پیکسل 4 گوگل آزمایش شده است، اگرچه اصل عملکرد آن باید روی هر تلفنی با حداقل دوربین 2 مگاپیکسلی کار کند. کالیبراسیون داخلی تفاوت در قدرت فلاش و حساسیت دوربین را تصحیح می کند، به این معنی که فقط طرح فیزیکی دوربین باید در نظر گرفته شود. فاصله بین فلاش و نزدیکترین لنز دوربین، پارامتر کلیدی در اینجا است، زیرا مسافت کلی را که نور باید طی یک اندازه گیری طی کند، تعیین می کند. فاصله بین فلاش و نزدیکترین لنز دوربین، پارامتر کلیدی در اینجا است، زیرا مسافت کلی را که نور باید طی یک اندازه گیری طی کند، تعیین می کند.

ممکن است قبل از ورود BPClip به بازار، مشکل هایی وجود داشته باشد، اما به عنوان یک مطالعه اثبات مفهوم، پتانسیل بالایی را نشان می دهد.