مستشعر مرن واحد للتكامل بين تخطيط كهربية الدماغ (EEG) وقياس التغيرات في تدفق الدم عبر الأوعية الدموية (PPG)

منصة مبنية على مادة البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) تجمع بين أقطاب كهربائية لقياس تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) من الجبهة وأجهزة استشعار ضوئية انعكاسية لقياس التغيرات في تدفق الدم عبر الأوعية الدموية (PPG).

دونغقوان، الصين — ٢٣ سبتمبر ٢٠٢٦ — طورت شركة فيمانكس إنديستريال المحدودة منصة مرنة لكشف الإشارات الطبية تدمج أقطاب قياس تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) من الجبهة مع أجهزة الاستشعار الضوئية الانعكاسية لقياس التغيرات في تدفق الدم عبر الأوعية الدموية (PPG) ضمن تجميع واحد مبني على مادة البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET). وقد صُمّمت هذه المنصة لدعم مطوري أجهزة الطب المصنعة حسب الطلب (OEM)، وهي تحل تحدياً عملياً يتمثل في كيفية جمع إشارات كهربائية وبصرية تكميلية عبر واجهة واحدة منخفضة الارتفاع على الجبهة، مع الحفاظ على معالجة الإشارات والخوارزميات والمطالبات السريرية النهائية ضمن عملية التحقق والتصديق الخاصة بشركة المصنّع النهائي للجهاز.

لماذا ندمج قياس تخطيط الدماغ الكهربائي (EEG) وقياس التغيرات في تدفق الدم عبر الأوعية الدموية (PPG) ضمن واجهة واحدة على الجبهة؟

يُراقب تخطيط كهربية الدماغ (EEG) وتخطيط التصوير الضوئي الحجمي (PPG) ظواهر فيزيولوجية مختلفة. فتلتقط إلكترودات تخطيط كهربية الدماغ إشارات حيوية كهربائية منخفضة المستوى مرتبطة بالنشاط الكهربائي للدماغ. أما تخطيط التصوير الضوئي الحجمي الانعكاسي فيستخدم مصدرين ضوئيين وكاشفًا ضوئيًّا موضوعين على نفس الجانب من النسيج لالتقاط التغيرات النابضية في الضوء المنعكس.

وفي كثيرٍ من سير عمل المراقبة، تُنفَّذ هذه الوظائف كمستشعرات منفصلة تتطلب خطوات تركيب منفصلة، ووصلات كابلات منفصلة، وواجهات ميكانيكية منفصلة. ويمكن لتجميع مرن مشترك أن يبسِّط مهمة التكامل المادي لفرق الشركات المصنِّعة الأصلية (OEM) عبر تسجيل منطقة الإلكترود ومنطقة الاستشعار الضوئي ضمن منصة واحدة على جبهة المستخدم.

والغرض ليس دمج إشارتين في قياس واحد. بل إن البنية التحتية تحافظ على استقلال المسارين الكهربائي والضوئي وظيفيًّا عند مستوى المستشعر، مع تمكين الجهاز المضيف من مزامنة الموجتين الناتجتين لتحليل خاص بالتطبيق.

هندسة وظيفية للاتصال العام.

هيكل مركب منفصل وظيفيًا.

يمكن فهم الهندسة العامة على أنها ثلاث مناطق وظيفية:

• منطقة أقطاب كهربية دماغية مرنة — طبقة بيضاء قائمة على البولي إيثيلين التيرفثالات (PET) تحمل هندسة الأقطاب المطبوعة وتوجّه إشارة الإمكانات الحيوية نحو الإلكترونيات الرئيسية. ويُحدَّد ترتيب الأقطاب، ونوع مادة التلامس، وتركيب واجهة الجلد لكل مشروع خاص بشركة المعدات الأصلية (OEM).

• منطقة ضوئية عاكسة لقياس تخطيط ضوئي للدم (PPG) — دائرة مرنة سوداء تدعم ترتيب المنبع والكاشف الضوئيين. وتساعد ميزات إدارة الضوء في تحديد مسارات الإرسال والاستقبال مع تقليل التداخل الضوئي المباشر.

• واجهة النظام الرئيسي — موصل صغير يربط المستشعر المركب بالإلكترونيات الخاصة بالعميل. وبقيت تعريفات الدبابيس، ومعالجة الإشارات، وأخذ العينات، والاتصالات خاصة بكل مشروع.

هذه الفصل مهمٌّ. فأداء تخطيط كهربية الدماغ (EEG) يعتمد على التماس بين الأقطاب الكهربائية وسطح الجلد، والتحكم في الضوضاء، واكتساب الإشارات التفاضلية، بينما يعتمد أداء تخطيط تدفق الدم الضوئي (PPG) على الاقتران البصري، ورفض الضوء المحيط، والتحكم في الحركة، والمُدخل التناظري المختار. أما المنصة الميكانيكية فهي تجمع بين هذين المجالين دون اعتبارهما سلسلة إشارات واحدة.

التصنيع الهجين: الأقطاب الكهربائية المطبوعة تلتقي بتجميع الدوائر المرنة البصرية

إن إنتاج هذه المنصة يتطلب عملية هجينة بدلًا من استخدام تقنية دارة واحدة فقط. فجانب تخطيط كهربية الدماغ يبدأ بإعداد الفيلم المرن، ومعالجة الموصلات المطبوعة، وتحديد نمط الأقطاب الكهربائية. أما جانب تخطيط تدفق الدم الضوئي فيستخدم تجميع الدوائر المرنة لتركيب المكونات البصرية والوصلات المرتبطة بها. ويتم دمج الجانبين معًا خلال مراحل المحاذاة والتصفيح.

• إعداد فيلم البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) ومعالجة سطحه؛

• طباعة نمط الموصل الخاص بتخطيط كهربية الدماغ وتجفيفه؛

• تركيب وفحص الدائرة المرنة البصرية؛

• فحص الاستمرارية والوظيفة البصرية؛

• تلبيس مسجل للإلكترود وطبقات البصريات واللاصق؛

• قص بالقالب، ودمج الموصلات، والفحص البصري النهائي.

الصورة أدناه خضعت عمداً لعملية تنقية للاستخدام العام. وقد جرى تقليل مراجع الدوائر والمعرّفات الداخلية ومعلومات المسارات الدقيقة لحماية المعلومات التصميمية الخاصة بالمشروع، مع الحفاظ على السرد التصنيعي.

من تجميع الدائرة المرنة البصرية إلى الدمج المسجَّل ثنائي الوضع.

أولويات الهندسة لمطوري الأجهزة النهائية

وبما أن المنصة مكوِّن من نوع OEM، فيجب تحديد حدود الأداء المعقولة بالتشاور مع النظام الكامل لدى العميل. وتشمل أولويات التطوير الرئيسية ما يلي:

الشكل المرئي للموصل هو واجهة ميكانيكية فقط. ولا يوحي ذلك بوجود بروتوكول يو إس بي قياسي. أما ترتيب الدبابيس الكهربائية وطرق الاتصال فهي مُعرَّفة مع نظام المضيف الخاص بالشركة المصنعة الأصلية.

تقدم شركة فيمانكس قناة الضوء على هيئة موجة كهرومغناطيسية عاكسة لقياس التأرجح النبضي (بي بي جي)، ومسار تطوير اتجاه الأكسجة. ولا تدّعي الشركة دقة محددة في قياس تشبع الأكسجين في الدم المحيطي (سب أو تو) أو تشبع الأكسجين في الدم الدماغي الإقليمي على مستوى المكوِّن الواحد؛ إذ تعتمد هذه الدقة على المجموعة البصرية الكاملة، والإلكترونيات، والمعايرة، والخوارزمية، والتحقق السريري.

التطوير الموجَّه نحو التطبيق

يتعلّق تنسيق الجبهة المشتركة بعدّة سياقات تطويرية، حيث قد تكون عملية استيعاب الموجات المنخفضة الارتفاع والمزامَنة ذات فائدة كبيرة:

• العناية المركّزة — استيعاب مستمر للاتجاهات الكهربائية والبصرية عند سرير المريض؛

• غرفة العمليات — سير عمل موحَّد لإعداد الأجهزة قبل الاستخدام في تطوير أنظمة مراقبة التخدير؛

• مختبر النوم — استشعار جبهي لفترات طويلة لأغراض الدراسات المتعددة الوسائط خلال الليل؛

• علم الأعصاب ومرحلة التعافي — مزامنة الموجات الكهربائية والبصرية النابضة في سير العمل البحثي الخاص بالرعاية التنازلية أو الرعاية الخارجية.

توضّح هذه الصور سياقات محتملة لسير العمل، وليست مؤشرات سريرية معتمدة. ويجب أن يحدّد مصنع الجهاز النهائي الاستخدام المقصود النهائي، والفئة السكانية من المرضى، والادعاءات المتعلقة بالأداء.

مفاهيم توضيحية لسير العمل؛ ليست مؤشرات سريرية معتمدة.

نطاق تطوير الشركات المصنّعة الأصلية (OEM)

يدعم نظام VMANX التطوير المخصّص للمشاريع حول ما يلي:

• عدد إلكترودات تخطيط كهربية الدماغ (EEG)، والمسافات بينها، وموقع النقطة المرجعية؛

• ترتيب مرسل/كاشف بصري وهندسة عزل الضوء؛

• تكوين طبقة البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) والدوائر المرنة؛

• اختيار المادة اللاصقة أو الهلام الملامس للجلد؛

• طول الجزء المرن ومناطق الانحناء وتصميم التخفيف من الإجهاد؛

• تحديد دبابيس الموصل والتوافق مع النظام المضيف؛

• تخطيط الفحص، وإمكانية التعقب، وتوثيق الاختبارات الخاصة بالمشروع؛

يتم إدارة التطوير ضمن إطار جودة VMANX الطبي. ويمكن تقييم المواد المتلامسة مع المريض وفق خطة ISO 10993 السارية، بينما يمكن إعداد وثائق RoHS وREACH بالنسبة لتكوين المواد المعتمدة.

من المنصة المكوّنات إلى الجهاز الطبي المؤكَّد صحته،

إن القيمة الهندسية للإحساس متعدد الوسائط لا تنشأ من وضع تقنيتين جنبًا إلى جنب. بل تنشأ من التحكم في التراكيب الميكانيكية وظروف التماس والهندسة البصرية ومسارات الإشارة والتناسق مع الجانب المضيف كمسألة تطوير واحدة.

تُركِّز شركة فيمانكس (VMANX) هذه المنصة المرنة المدمجة لقياس تخطيط كهربية الدماغ (EEG) وقياس التصوير الفوتوبليثيزموغرافي العاكس (reflective PPG) كنقطة انطلاق لمصنِّعين أصليين (OEM)، موجَّهةٍ إلى الفِرق التي تحتاج إلى واجهة جبهية مدمجة وتريد تقليل تعقيد التكامل الميكانيكي دون إضعاف الحدود بين قدرات المكوِّن والأداء النهائي للجهاز.