Mengapa pemantauan berterusan penting?

Pemeriksaan tekanan darah tradisional lazimnya dilakukan ketika seseorang duduk dan tidak bergerak. Kaedah ini berguna untuk mendapatkan bacaan ketika berehat, tetapi tidak semestinya menunjukkan corak tekanan darah sepanjang hari.

Tidur dan waktu bangun mungkin menunjukkan corak berbeza

Tekanan darah biasanya tidak diukur ketika tidur nyenyak atau sejurus selepas bangun. Perubahan pada waktu malam dan peningkatan mendadak selepas bangun boleh terlepas daripada pemeriksaan pada waktu siang yang dibuat sekali-sekala. Projek NUS ini cuba menangkap perubahan tersebut dalam keadaan sebenar ia berlaku, bukan sekadar bergantung pada bacaan rehat yang terasing.

Senaman mendedahkan tindak balas badan terhadap tekanan

Senaman boleh menyebabkan tekanan darah sistolik berubah dengan pantas. Pemantauan ketika seseorang aktif berpotensi membantu penyelidik dan doktor mengkaji tindak balas yang terlalu tinggi atau terlalu rendah — corak yang mungkin tidak kelihatan melalui bacaan menggunakan manset ketika berehat. Pasukan penyelidik melaporkan bahawa sistem itu diuji ketika berulang-alik, tidur dan bersenam, termasuk aktiviti senaman yang lasak.

Manset dan peranti di pergelangan tangan mempunyai kekangan tersendiri

Alat pengukur tekanan darah dengan manset pada lengan masih menjadi rujukan yang lazim digunakan. Namun, manset perlu mengembang dan pengguna biasanya perlu duduk diam, malah proses itu boleh mengganggu tidur. Peranti yang dipakai di pergelangan tangan pula lebih mudah digunakan secara berterusan, tetapi perlu dicas dan anggaran tekanan darah tanpa manset masih memerlukan pengesahan teliti berbanding kaedah rujukan yang diterima.

Prototaip NUS cuba menangani kedua-dua isu itu: ia direka untuk kekal pada kulit ketika pergerakan biasa dan tidak memerlukan bateri pada setiap penderia. Walau bagaimanapun, lebih mudah dipakai tidak bermaksud ia sudah bersedia untuk kegunaan klinikal.

Bagaimana penderia dada dan pergelangan tangan menganggarkan tekanan darah?

Sistem ini tidak mengukur tekanan dengan mengembangkan manset di sekeliling lengan. Sebaliknya, ia menggabungkan dua isyarat masa dan fisiologi yang berkaitan:

1. Penderia dada merekod aktiviti elektrik jantung. Elektrod platinum kering mengesan peristiwa elektrik yang berkaitan dengan pengecutan jantung dan pengaliran darah keluar dari jantung.
2. Penderia pergelangan tangan mengesan denyutan yang tiba. Penderia optik mengukur perubahan berdenyut pada isipadu darah berhampiran pergelangan tangan.
3. Sistem mengira jarak masa antara kedua-dua peristiwa. Tempoh ini dikenali sebagai masa transit denyutan, iaitu masa yang diambil oleh gelombang berkaitan denyutan untuk bergerak dari jantung ke arah pergelangan tangan.
4. Masa tersebut digunakan untuk menganggarkan tekanan darah sistolik. Secara umum, masa transit yang lebih panjang berkait songsang dengan tekanan darah yang lebih rendah. Oleh itu, sistem ini membuat anggaran perubahan tekanan darah, bukannya mengukur tekanan secara langsung seperti alat bermanset.

Atas sebab itu, peranti ini lebih tepat digambarkan sebagai penganggar tekanan darah tanpa manset. Outputnya bergantung pada isyarat penderia, pengiraan masa dan penentukuran. Prestasinya perlu dinilai berbanding bacaan rujukan yang telah ditetapkan, merentasi individu dan keadaan yang berbeza.

Bagaimana pakaian membekalkan kuasa dan membawa data?

Prototaip ini menjadikan kemeja lengan panjang biasa sebahagian daripada rangkaian boleh pakai. Jalur fabrik konduktif tembaga-nikel menghubungkan lokasi penderia, manakala pengguna membawa telefon pintar pada bahagian atas lengan.

Seni bina sistem ini menggunakan dua saluran tanpa wayar untuk tugas berbeza:

• Pemindahan kuasa NFC pada 13.56 MHz: gegelung telefon pintar menghasilkan medan magnet, lalu gegelung pada penderia menukarkan tenaga medan dekat itu kepada arus elektrik.
• Komunikasi data Bluetooth pada 2.4 GHz: selepas mendapat kuasa, penderia menghantar ukuran fisiologi kembali ke telefon pintar.

Tekstil tersebut direka untuk memisahkan saluran kuasa medan dekat daripada saluran data Bluetooth. Ringkasnya, telefon pintar bertindak sebagai hab: ia membekalkan kuasa kepada penderia yang tersebar pada badan dan menerima data daripadanya tanpa memerlukan bateri pada kulit.

Idea ini dibangunkan daripada kajian terdahulu tentang pakaian yang menggunakan medan dekat untuk menghubungkan penderia tanpa bateri pada beberapa bahagian badan.

Kerjasama penyelidikan dan motivasi projek

Menurut laporan mengenai projek itu, pembangunan bermula dalam Kumpulan Bioelektronik Tanpa Wayar NUS pada 2021, dengan kerjasama penyelidik dari Universiti Arizona dan Universiti Tsinghua. Hasil kajian tersebut dilaporkan dalam jurnal Nature Electronics sebagai rangkaian penderia epidermis tanpa bateri untuk pemantauan tekanan darah sistolik secara berterusan.

Projek ini turut mempunyai motivasi peribadi. Bapa penyelidik Selman Kurt mengalami hipertensi “kot putih”, iaitu bacaan tekanan darah yang lebih tinggi dalam suasana klinikal, dan mendapati pemantauan menggunakan manset selama 24 jam tidak selesa kerana manset mengembang ketika tidur. Pengalaman itu membantu menyerlahkan keperluan terhadap cara yang kurang mengganggu untuk memerhati tekanan darah sepanjang siang dan malam.

Apa yang masih perlu diperbaiki?

Langkah seterusnya bagi prototaip ini melibatkan aspek praktikal dan klinikal.

Bacaan masa nyata pada telefon pintar

Sistem yang disasarkan akan merangkumi aplikasi untuk memaparkan bacaan tekanan darah secara masa nyata pada telefon pintar. Menukarkan isyarat penderia kepada pengalaman pengguna yang jelas dan boleh dipercayai penting jika teknologi ini mahu bergerak melangkaui demonstrasi makmal.

Fabrik konduktif yang lebih tahan lama

Pada masa ini, fabrik tersebut mampu bertahan kira-kira 10 kitaran cucian sebelum keupayaannya membawa kuasa dan data mula merosot. Pakaian yang digunakan untuk pengesanan perlu tahan cucian berulang serta penggunaan harian dengan lebih baik sebelum sesuai untuk kegunaan rutin.

Pengesahan lebih besar dan menyeluruh

Ujian terhadap lima orang boleh menunjukkan bahawa seni bina sistem itu berfungsi, tetapi belum cukup untuk membuktikan prestasinya merentasi populasi yang lebih luas atau mengesahkan kesesuaiannya untuk diagnosis. Kajian seterusnya perlu membandingkan anggaran sistem dengan kaedah rujukan tekanan darah yang diterima, melibatkan lebih ramai pengguna, pelbagai aktiviti dan keadaan kesihatan. Pengesahan kawal selia juga diperlukan sebelum ia boleh digunakan secara klinikal dan dikomersialkan.

Kesimpulannya

Kemajuan utama sistem NUS terletak pada reka bentuk keseluruhannya: penderia yang melekat pada kulit digabungkan dengan penghantaran kuasa tanpa bateri melalui pakaian serta pengumpulan data menggunakan telefon pintar. Pendekatan ini berpotensi memudahkan pemantauan corak tekanan darah ketika tidur, bangun, bersenam dan melakukan aktiviti biasa — waktu yang mungkin hanya memberikan konteks terhad melalui bacaan manset secara berkala.

Buat masa ini, sistem tersebut wajar dilihat sebagai prototaip penyelidikan yang menjanjikan, bukannya pengganti kepada alat pengukur tekanan darah pada lengan yang telah disahkan. Masa depannya bergantung pada pembuktian ketepatan dalam kajian berskala besar, peningkatan ketahanan fabrik dan penyediaan bacaan masa nyata yang konsisten dalam sistem boleh pakai yang praktikal.

Mengapa pemantauan berterusan penting?

Pemeriksaan tekanan darah tradisional lazimnya dilakukan ketika seseorang duduk dan tidak bergerak. Kaedah ini berguna untuk mendapatkan bacaan ketika berehat, tetapi tidak semestinya menunjukkan corak tekanan darah sepanjang hari.

Tidur dan waktu bangun mungkin menunjukkan corak berbeza

Tekanan darah biasanya tidak diukur ketika tidur nyenyak atau sejurus selepas bangun. Perubahan pada waktu malam dan peningkatan mendadak selepas bangun boleh terlepas daripada pemeriksaan pada waktu siang yang dibuat sekali-sekala. Projek NUS ini cuba menangkap perubahan tersebut dalam keadaan sebenar ia berlaku, bukan sekadar bergantung pada bacaan rehat yang terasing.

Senaman mendedahkan tindak balas badan terhadap tekanan

Senaman boleh menyebabkan tekanan darah sistolik berubah dengan pantas. Pemantauan ketika seseorang aktif berpotensi membantu penyelidik dan doktor mengkaji tindak balas yang terlalu tinggi atau terlalu rendah — corak yang mungkin tidak kelihatan melalui bacaan menggunakan manset ketika berehat. Pasukan penyelidik melaporkan bahawa sistem itu diuji ketika berulang-alik, tidur dan bersenam, termasuk aktiviti senaman yang lasak.

Manset dan peranti di pergelangan tangan mempunyai kekangan tersendiri

Alat pengukur tekanan darah dengan manset pada lengan masih menjadi rujukan yang lazim digunakan. Namun, manset perlu mengembang dan pengguna biasanya perlu duduk diam, malah proses itu boleh mengganggu tidur. Peranti yang dipakai di pergelangan tangan pula lebih mudah digunakan secara berterusan, tetapi perlu dicas dan anggaran tekanan darah tanpa manset masih memerlukan pengesahan teliti berbanding kaedah rujukan yang diterima.

Prototaip NUS cuba menangani kedua-dua isu itu: ia direka untuk kekal pada kulit ketika pergerakan biasa dan tidak memerlukan bateri pada setiap penderia. Walau bagaimanapun, lebih mudah dipakai tidak bermaksud ia sudah bersedia untuk kegunaan klinikal.

Bagaimana penderia dada dan pergelangan tangan menganggarkan tekanan darah?

Sistem ini tidak mengukur tekanan dengan mengembangkan manset di sekeliling lengan. Sebaliknya, ia menggabungkan dua isyarat masa dan fisiologi yang berkaitan:

1. Penderia dada merekod aktiviti elektrik jantung. Elektrod platinum kering mengesan peristiwa elektrik yang berkaitan dengan pengecutan jantung dan pengaliran darah keluar dari jantung.
2. Penderia pergelangan tangan mengesan denyutan yang tiba. Penderia optik mengukur perubahan berdenyut pada isipadu darah berhampiran pergelangan tangan.
3. Sistem mengira jarak masa antara kedua-dua peristiwa. Tempoh ini dikenali sebagai masa transit denyutan, iaitu masa yang diambil oleh gelombang berkaitan denyutan untuk bergerak dari jantung ke arah pergelangan tangan.
4. Masa tersebut digunakan untuk menganggarkan tekanan darah sistolik. Secara umum, masa transit yang lebih panjang berkait songsang dengan tekanan darah yang lebih rendah. Oleh itu, sistem ini membuat anggaran perubahan tekanan darah, bukannya mengukur tekanan secara langsung seperti alat bermanset.

Atas sebab itu, peranti ini lebih tepat digambarkan sebagai penganggar tekanan darah tanpa manset. Outputnya bergantung pada isyarat penderia, pengiraan masa dan penentukuran. Prestasinya perlu dinilai berbanding bacaan rujukan yang telah ditetapkan, merentasi individu dan keadaan yang berbeza.

Bagaimana pakaian membekalkan kuasa dan membawa data?

Prototaip ini menjadikan kemeja lengan panjang biasa sebahagian daripada rangkaian boleh pakai. Jalur fabrik konduktif tembaga-nikel menghubungkan lokasi penderia, manakala pengguna membawa telefon pintar pada bahagian atas lengan.

Seni bina sistem ini menggunakan dua saluran tanpa wayar untuk tugas berbeza:

• Pemindahan kuasa NFC pada 13.56 MHz: gegelung telefon pintar menghasilkan medan magnet, lalu gegelung pada penderia menukarkan tenaga medan dekat itu kepada arus elektrik.
• Komunikasi data Bluetooth pada 2.4 GHz: selepas mendapat kuasa, penderia menghantar ukuran fisiologi kembali ke telefon pintar.

Tekstil tersebut direka untuk memisahkan saluran kuasa medan dekat daripada saluran data Bluetooth. Ringkasnya, telefon pintar bertindak sebagai hab: ia membekalkan kuasa kepada penderia yang tersebar pada badan dan menerima data daripadanya tanpa memerlukan bateri pada kulit.

Idea ini dibangunkan daripada kajian terdahulu tentang pakaian yang menggunakan medan dekat untuk menghubungkan penderia tanpa bateri pada beberapa bahagian badan.

Kerjasama penyelidikan dan motivasi projek

Menurut laporan mengenai projek itu, pembangunan bermula dalam Kumpulan Bioelektronik Tanpa Wayar NUS pada 2021, dengan kerjasama penyelidik dari Universiti Arizona dan Universiti Tsinghua. Hasil kajian tersebut dilaporkan dalam jurnal Nature Electronics sebagai rangkaian penderia epidermis tanpa bateri untuk pemantauan tekanan darah sistolik secara berterusan.

Projek ini turut mempunyai motivasi peribadi. Bapa penyelidik Selman Kurt mengalami hipertensi “kot putih”, iaitu bacaan tekanan darah yang lebih tinggi dalam suasana klinikal, dan mendapati pemantauan menggunakan manset selama 24 jam tidak selesa kerana manset mengembang ketika tidur. Pengalaman itu membantu menyerlahkan keperluan terhadap cara yang kurang mengganggu untuk memerhati tekanan darah sepanjang siang dan malam.

Apa yang masih perlu diperbaiki?

Langkah seterusnya bagi prototaip ini melibatkan aspek praktikal dan klinikal.

Bacaan masa nyata pada telefon pintar

Sistem yang disasarkan akan merangkumi aplikasi untuk memaparkan bacaan tekanan darah secara masa nyata pada telefon pintar. Menukarkan isyarat penderia kepada pengalaman pengguna yang jelas dan boleh dipercayai penting jika teknologi ini mahu bergerak melangkaui demonstrasi makmal.

Fabrik konduktif yang lebih tahan lama

Pada masa ini, fabrik tersebut mampu bertahan kira-kira 10 kitaran cucian sebelum keupayaannya membawa kuasa dan data mula merosot. Pakaian yang digunakan untuk pengesanan perlu tahan cucian berulang serta penggunaan harian dengan lebih baik sebelum sesuai untuk kegunaan rutin.

Pengesahan lebih besar dan menyeluruh

Ujian terhadap lima orang boleh menunjukkan bahawa seni bina sistem itu berfungsi, tetapi belum cukup untuk membuktikan prestasinya merentasi populasi yang lebih luas atau mengesahkan kesesuaiannya untuk diagnosis. Kajian seterusnya perlu membandingkan anggaran sistem dengan kaedah rujukan tekanan darah yang diterima, melibatkan lebih ramai pengguna, pelbagai aktiviti dan keadaan kesihatan. Pengesahan kawal selia juga diperlukan sebelum ia boleh digunakan secara klinikal dan dikomersialkan.

Kesimpulannya

Kemajuan utama sistem NUS terletak pada reka bentuk keseluruhannya: penderia yang melekat pada kulit digabungkan dengan penghantaran kuasa tanpa bateri melalui pakaian serta pengumpulan data menggunakan telefon pintar. Pendekatan ini berpotensi memudahkan pemantauan corak tekanan darah ketika tidur, bangun, bersenam dan melakukan aktiviti biasa — waktu yang mungkin hanya memberikan konteks terhad melalui bacaan manset secara berkala.

Buat masa ini, sistem tersebut wajar dilihat sebagai prototaip penyelidikan yang menjanjikan, bukannya pengganti kepada alat pengukur tekanan darah pada lengan yang telah disahkan. Masa depannya bergantung pada pembuktian ketepatan dalam kajian berskala besar, peningkatan ketahanan fabrik dan penyediaan bacaan masa nyata yang konsisten dalam sistem boleh pakai yang praktikal.