یک برچسب کوچک و دوربین موبایل، وضعیت رگ‌های شما را نشان می‌دهند؟
بررسی سلامت رگ‌ها با دوربین موبایل یک قدم به واقعیت نزدیک‌تر شده است. گروهی از دانشمندان دانشگاه علم و فناوری نروژ، برچسبی شفاف ساخته‌اند که بدون نیاز به باتری، کابل یا مدار الکترونیکی، حرکت بسیار ظریف پوست ناشی از نبض را به تغییرات رنگی تبدیل می‌کند. دوربین یک گوشی معمولی می‌تواند این تغییرات را ثبت کند و اطلاعاتی درباره موج نبض و ویژگی‌های مرتبط با سختی رگ‌ها در اختیار پژوهشگران قرار دهد.
این فناوری می‌تواند در آینده راهی ساده‌تر برای پایش برخی شاخص‌های قلبی‌عروقی فراهم کند. بااین‌حال، نتایج فعلی مربوط به یک مطالعه مقدماتی است و هنوز نمی‌توان گفت دوربین موبایل به‌تنهایی جای دستگاه‌های تخصصی سنجش عروق را گرفته است.
برچسب هوشمندی که بدون باتری نبض را اندازه می‌گیرد
پژوهشگران دانشگاه علم و فناوری نروژ (NTNU) برچسبی بسیار نازک و انعطاف‌پذیر طراحی کرده‌اند که از نوعی لاستیک سیلیکونی ساخته شده است.
این برچسب برخلاف ساعت‌های هوشمند و بسیاری از حسگرهای پوشیدنی، به منبع تغذیه، تراشه الکترونیکی یا اتصال سیمی نیاز ندارد.
راز عملکرد آن در ساختار بسیار ظریف سطح برچسب نهفته است. زمانی که موج نبض از رگ عبور می‌کند، پوست حرکت کوچکی انجام می‌دهد. برچسب نیز همراه پوست اندکی کشیده می‌شود و این کشش، الگوی بازتاب و پراش نور را تغییر می‌دهد.
نتیجه این فرآیند، تغییرات رنگی بسیار کوچکی است که دوربین موبایل قادر به ثبت آن‌هاست.
دوربین موبایل چگونه تغییرات رگ‌ها را تشخیص می‌دهد؟
این اختراع بر پایه فناوری نانوفوتونیک ساخته شده است؛ یعنی استفاده از ساختارهایی در ابعاد بسیار کوچک برای کنترل رفتار نور.
یک سمت برچسب دارای الگوهای نانومتری حساس به کشش است. وقتی پوست در اثر ضربان رگ حرکت می‌کند، فاصله و شکل این ساختارها اندکی تغییر می‌کند و در نتیجه، رنگ نور بازتاب‌شده نیز تغییر می‌یابد.
دوربین گوشی از برچسب فیلم می‌گیرد و پژوهشگران با تحلیل تغییرات رنگ در طول زمان، شکل موج نبض را استخراج می‌کنند.
به این ترتیب، تلفن همراه نقش ابزار ثبت و پردازش تصویر را دارد؛ درحالی‌که خود برچسب بدون هیچ قطعه الکترونیکی کار می‌کند.
چرا طراحی برچسب از بازوهای اختاپوس الهام گرفته است؟
یکی از چالش‌های ساخت حسگرهای پوستی، ثابت نگه داشتن آن‌ها روی بدن است. اگر برچسب هنگام ثبت داده‌ها جابه‌جا شود، کیفیت اندازه‌گیری ممکن است کاهش پیدا کند.
پژوهشگران برای حل این مشکل، سطح چسبنده برچسب را با الهام از ساختار مکنده‌های بازوهای اختاپوس طراحی کرده‌اند.
این سطح دارای برجستگی‌های سه‌بعدی کوچکی است که به قرار گرفتن پایدارتر برچسب روی پوست کمک می‌کنند.
بر اساس نتایج پژوهش، طراحی سه‌بعدی قدرت چسبندگی برشی برچسب را نسبت به سطح صاف همان ماده حدود ۶۵ درصد افزایش داده است.
نتیجه آزمایش روی ۱۳ نفر چه بود؟
دانشمندان برای ارزیابی عملکرد فناوری، آن را روی ۱۳ داوطلب آزمایش کردند. در این آزمایش‌ها، داده‌های ثبت‌شده توسط دوربین موبایل با اندازه‌گیری‌های مرجع بالینی مقایسه شد.
نتایج نشان داد شکل موج نبض استخراج‌شده از برچسب با داده‌های مرجع همخوانی بالایی دارد.
ضریب همبستگی گزارش‌شده برای شکل موج ضربان‌به‌ضربان برابر با ۰٫۹۴ با تغییرپذیری حدود ۰٫۰۳ بود؛ نتیجه‌ای که از توانایی این روش برای ثبت جزئیات زمانی موج نبض حمایت می‌کند.
پژوهشگران همچنین در آزمون‌های آزمایشگاهی مشاهده کردند که کشش دو درصدی برچسب می‌تواند تغییر حدود ۹ درصدی در شدت سیگنال رنگی RGB ایجاد کند. این واکنش در هزار چرخه آزمایش تکراری پایدار باقی ماند.
البته تعداد داوطلبان کم بوده و بررسی‌های گسترده‌تری برای تعیین دقت این فناوری در گروه‌های سنی و بیماران مختلف لازم است.
آیا این برچسب می‌تواند سختی رگ‌ها را اندازه بگیرد؟
یکی از کاربردهای مورد توجه پژوهشگران، استخراج اطلاعات مربوط به سختی یا سفتی عروق از شکل موج نبض است.
رگ‌های سالم، به‌ویژه سرخرگ‌های بزرگ، خاصیت کشسانی دارند. این ویژگی کمک می‌کند جریان خون متناسب با ضربان قلب در بدن حرکت کند.
با افزایش سن یا تحت تأثیر برخی عوامل خطر قلبی‌عروقی، ممکن است دیواره سرخرگ‌ها انعطاف‌پذیری کمتری پیدا کند.
تغییرات شکل موج نبض می‌تواند سرنخ‌هایی درباره وضعیت عروق فراهم کند. فناوری جدید نیز با ثبت دقیق این موج، امکان بررسی شاخص‌های مرتبط با سختی رگ‌ها را در آینده مطرح کرده است.
نکته مهم: اندازه‌گیری ویژگی‌های موج نبض با تشخیص گرفتگی عروق، تنگی رگ یا بیماری قلبی یکسان نیست. این برچسب فعلاً نباید به‌عنوان ابزار تشخیص قطعی چنین بیماری‌هایی معرفی شود.
تفاوت برچسب جدید با ساعت‌های هوشمند چیست؟
بسیاری از ساعت‌های هوشمند برای اندازه‌گیری ضربان قلب از حسگر نوری استفاده می‌کنند. این حسگرها معمولاً با تاباندن نور به پوست و بررسی تغییرات بازتاب آن، تغییرات حجم خون را تخمین می‌زنند.
اما برچسب جدید به تغییرات مکانیکی سطح پوست واکنش نشان می‌دهد.
این تفاوت ممکن است مزیتی مهم داشته باشد: در حسگرهای نوری متداول، میزان رنگدانه پوست می‌تواند روی کیفیت برخی اندازه‌گیری‌ها اثر بگذارد. پژوهشگران معتقدند روش جدید به دلیل ثبت حرکت مکانیکی، وابستگی مستقیم کمتری به رنگدانه‌های پوست دارد.
بااین‌حال، برای تأیید برتری آن در تمام رنگ‌های پوست، به مطالعات انسانی بزرگ‌تر و متنوع‌تر نیاز است.
آیا دوربین موبایل جای دستگاه‌های تخصصی عروق را می‌گیرد؟
هدف بلندمدت پژوهشگران، فراهم کردن ابزارهای ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر برای ثبت اطلاعات قلبی‌عروقی است؛ به‌ویژه در مناطقی که دسترسی به تجهیزات تخصصی یا نیروی درمانی محدود است.
در حال حاضر، سنجش برخی شاخص‌های سختی عروق به تجهیزات تخصصی و روش‌های استاندارد نیاز دارد.
برچسب تازه می‌تواند در آینده بخشی از فرآیند پایش را ساده‌تر کند، اما هنوز مطالعه ۱۳ نفره برای اثبات قابلیت جایگزینی این دستگاه‌ها کافی نیست.
همچنین هنوز باید مشخص شود عملکرد برچسب هنگام حرکت بدن، تعریق، استفاده طولانی‌مدت و در بیماران دارای مشکلات قلبی‌عروقی تا چه اندازه پایدار باقی می‌ماند.
چه زمانی می‌توان از این فناوری در خانه استفاده کرد؟
پژوهش منتشرشده در سال ۲۰۲۶ یک نمونه آزمایش‌شده از فناوری را معرفی می‌کند و زمان مشخصی برای عرضه عمومی آن ارائه نمی‌دهد.
برای استفاده گسترده پزشکی، لازم است پژوهش‌های تکمیلی انجام شود؛ از جمله بررسی دقت در جمعیت‌های بزرگ‌تر، مقایسه با روش‌های استاندارد پزشکی و ارزیابی ایمنی و کیفیت استفاده در شرایط واقعی.
بنابراین این فناوری هنوز جایگزینی برای مراجعه به پزشک، سنجش استاندارد فشار خون یا بررسی تخصصی بیماری‌های عروقی نیست.
منابع
- Advanced Materials — Steffensen و همکاران، ۲۰۲۶
- Norwegian University of Science and Technology (NTNU)
- Norwegian SciTech News
- Norwegian Micro- and Nano-Fabrication Facility (NorFab)
- PubMed — PMID: 42559738
