نظارت بر قلب با یک چسب زخم

ژنان بائو، استاد مهندسی شیمی در دانشگاه استنفورد یک پایشگر قلبی ساخته که نازک‌تر از اسکناس است و ابعادی به اندازه یک تمبر پستی دارد.

این پایشگر انعطاف‌پذیر که همرنگ پوست بدن هم هست، زیر یک چسب زخم و روی مچ دست نصب می‌شود. این وسیله به اندازه کافی حساس است تا در تشخیص سفت‌شدن سرخرگ‌ها و مشکلات قلبی ـ‌ عروقی به پزشکان کمک کند.

این دستگاه می‌تواند در آینده و به منظور پیگیری مداوم سلامت قلب مورد استفاده قرار گیرد و برای پزشکان، یک روش مطمئن اندازه‌گیری علائم کلیدی و حیاتی نوزادان تازه متولد شده و دیگر بیماران جراحی شده پرخطر را فراهم کند.

بائو که در آزمایشگاهش این مواد مصنوعی پوست مانند را تولید کرده، می‌گوید: وضع نبض با شرایط قلب و وضع عروق مرتبط است. هرچه این حسگرها بهتر ساخته شوند، دکترها بهتر می‌توانند در تشخیص مشکلات قلبی و عروقی مختلف، پیش از گسترش آنها عمل کنند. هر ضربان نبض در واقع از دو نقطه اوج مجزا تشکیل شده است. نقطه اوج اول که بزرگ‌تر است، ناشی از پمپ خون به خارج از قلب است. مدت کوتاهی پس از این ضربان، قسمت پایین بدن یک موج انعکاسی را به سیستم شریانی برگشت می‌دهد که باعث شکل‌گیری دومین نقطه اوج که کوچک‌تر از اولی است، می‌شود. متخصصان پزشکی با استفاده از اندازه نسبی این دو نقطه اوج می‌توانند سلامت قلب را اندازه‌گیری کنند.

دکتر گریگور شوارتز، فوق دکترای فیزیک و یکی از پژوهشگران این پروژه می‌گوید: شما می‌توانید از نسبت اندازه این دو نقطه اوج برای تعیین سفتی عروق استفاده کنید. به عنوان مثال در صورت تغییر در شرایط قلب، الگوی موج نیز تغییر می‌کند.

برای پایش دقیق قلب به کمک یک ابزار کوچک، تیم محققان از یک لایه میانی نازک پلاستیک که پوشیده از برجستگی‌های ریز هرمی شکل بود، استفاده کردند. هر یک از این هرم‌ها تنها چند میکرون هستند که از سلول‌های خونی انسان (گلبول‌های قرمز) هم کوچک‌ترند. هنگامی که به حسگر فشار وارد می‌شود، هرم‌ها اندکی تغییر شکل داده و کج می‌شوند و در نتیجه فاصله بین دو نیمه دستگاه تغییر می‌کند. این تغییر در فاصله باعث بروز یک تغییر قابل اندازه‌گیری در میدان الکترومغناطیسی و جریان گذرنده از دستگاه می‌شود. هرچه فشار وارد شده به دستگاه بیشتر باشد، میزان تغییر شکل هرم‌ها بیشتر بوده و در نتیجه تغییر در میدان الکترومغناطیسی بیشتر خواهد بود.

این دستگاه کاربردهای دیگری هم می‌تواند داشته باشد. نصب حسگرهای بیشتری از این نمونه روی اعضای مصنوعی می‌تواند مانند پوست الکترونیکی عمل کند و به عنوان مثال یک حس لامسه مصنوعی به وجود آورد. زمانی که حسگر با استفاده از چسب زخم روی مچ دست فرد قرار گیرد، امواج نبض همچنان‌که در بدن منتقل می‌شود، اندازه‌گیری می‌شوند.

حساسیت این دستگاه به حدی است که قادر به تشخیص چیزی بیش از دو نقطه اوج نبض است. زمانی که محققان به امواج ثبت شده در دستگاه جدید نگاه کردند، متوجه برجستگی‌های کوچکی در انتهای موج نبض شدند که قبلا توسط حسگرهای معمولی قابل رویت نبود. بائو معتقد است این نوسانات ریز به صورت بالقوه و در آینده می‌تواند برای تشخیص‌های دقیق‌تری مورد استفاده قرار گیرد.

در حال حاضر پزشکان از حسگرهای مشابه، اما حجیم‌تری برای پایش سلامت قلب یک بیمار طی جراحی یا زمانی که یک داروی جدید به بیمار داده می‌شود، استفاده می‌کنند. اما در آینده وسیله ابداعی بائو به پزشکان کمک می‌کند‌ فشار خون را هم نظارت کنند.

شوارتز می‌گوید: در تئوری از این نوع حسگر می‌توان برای اندازه‌گیری فشار خون استفاده کرد. یک‌بار که دستگاه را کالیبره کنید، می‌توانید با استفاده از علائم نبض، فشار خونتان را اندازه‌گیری کنید.

این روش غیرتهاجمی نظارت قلب می‌تواند جایگزین ابزارهایی به نام کاتترهای درون عروقی شود که مستقیما وارد عروق می‌شوند. ریسک بالای آلودگی ناشی از این کاتترها استفاده از آنها برای نوزادان و بیماران حاد در معرض خطر را ناممکن می‌سازد، بنابراین نظارت به کمک ابزارهای خارجی نظیر دستگاه بائو به پزشکان کمک می‌کند روش امن‌تری برای جمع‌آوری اطلاعات مربوط به قلب بویژه در طول عمل جراحی نوزاد در اختیار داشته باشند.

بائو به کمک دیگر محققان دانشگاه استنفورد در تلاش است این وسیله را به شکل کاملا بی‌سیم طراحی کند. با استفاده از ارتباط بی‌سیم، پزشک می‌تواند وضعیت لحظه به لحظه قلب بیمارش را به‌وسیله یک تلفن‌همراه کنترل کند.

بائو می‌گوید برخی بیماران مبتلا به یک بیماری بالقوه قلبی با استفاده از یک پانسمان کوچک و نصب دستگاه روی مچ می‌توانند وضع قلبشان را به‌طور مداوم زیر نظر پزشک قرار دهند.

منبع:futurity  
مترجم: آتنا حسن‌آبادی