NUS’un pilsiz cilt yaması tansiyonu 24 saat takip edebilir

Singapur Ulusal Üniversitesi (NUS) araştırmacıları, insanların uyurken, egzersiz yaparken ve günlük hayatını sürdürürken sistolik tansiyonunu sürekli olarak tahmin etmeyi amaçlayan pilsiz bir epidermal sensör ağı geliştirdi. Prototip; akıllı saate pil ve elektronik yerleştirmek yerine cilde yapışan iki sensör, bir akıllı telefon ve giysiye entegre edilen iletken kumaş kullanıyor.

Bu çalışma, ticari bir tıbbi takip cihazından ziyade önemli bir kavram kanıtı niteliğinde. Bildirilen denemeye yalnızca beş kişi katıldı. Bu nedenle sistemin klinik olarak doğrulanmış tansiyon cihazlarının yerini alabilmesi için daha büyük ve kapsamlı araştırmalar gerekiyor.

Tansiyonu sürekli takip etmek neden önemli?

Geleneksel tansiyon ölçümleri çoğunlukla kişi otururken ve hareketsizken yapılır. Bu yöntem dinlenme hâlindeki değerleri görmek için yararlı olsa da tansiyonun günün farklı anlarında nasıl değiştiğine dair önemli ipuçlarını kaçırabilir.

Uyku ve uyanma farklı bir tablo gösterebilir

Derin uyku sırasında veya uyandıktan hemen sonra tansiyon genellikle ölçülmez. Bu nedenle gece boyunca yaşanan değişimler ya da uyanmanın ardından görülen belirgin yükseliş, gün içinde aralıklı yapılan ölçümlerde fark edilmeyebilir. NUS projesi, yalnızca izole dinlenme ölçümlerine bağlı kalmak yerine bu değişimleri ortaya çıktıkları bağlam içinde izlemeyi hedefliyor.

Egzersiz, kalbin zorlanmaya verdiği yanıtı gösterir

Egzersiz sırasında sistolik tansiyon kısa sürede önemli ölçüde değişebilir. Aktivite sırasında izleme yapılması, dinlenme hâlindeki manşet ölçümünde görülmeyecek kadar yüksek veya düşük tepkilerin araştırılmasına yardımcı olabilir. Araştırma ekibi sistemi işe gidip gelme, uyku ve egzersiz sırasında, ağır egzersiz de dâhil olmak üzere test ettiğini bildirdi.

Manşetli cihazlar ve bilek giyilebilirleri farklı ödünler sunuyor

Kola takılan manşetli cihazlar tansiyon ölçümünde hâlâ en bilinen referans yöntem. Ancak manşetin şişmesi uykuyu bölebiliyor ve ölçüm sırasında kullanıcının genellikle hareketsiz kalması gerekiyor. Bilekten ölçüm yapan giyilebilir cihazlar sürekli kullanım açısından daha rahat olsa da şarj edilmeleri gerekiyor. Ayrıca manşetsiz tansiyon tahminlerinin kabul edilmiş referans yöntemlerle dikkatli biçimde doğrulanması şart.

NUS prototipi bu iki sorunu aynı anda ele almayı amaçlıyor: sensörlerin günlük hareket sırasında ciltte kalması ve her sensörde ayrı bir pil bulunmaması. Bununla birlikte kullanım kolaylığı, sistemin henüz klinik kullanıma hazır olduğu anlamına gelmiyor.

Göğüs ve bilek sensörleri tansiyonu nasıl tahmin ediyor?

Sistem, kola sarılan bir manşeti şişirerek tansiyon ölçmüyor. Bunun yerine birbiriyle ilişkili iki zamanlama ve fizyolojik sinyali birleştiriyor:

1. Göğüs sensörü kalbin elektriksel aktivitesini kaydediyor. Kuru platin elektrotlar, kalbin kasılarak kanı dışarı pompalamasıyla ilişkili elektriksel olayı algılıyor.
2. Bilek sensörü ulaşan nabzı tespit ediyor. Optik sensör, bilek çevresindeki kan hacminde nabızla birlikte meydana gelen değişimleri ölçüyor.
3. Sistem iki olay arasındaki gecikmeyi hesaplıyor. Bu aralık, nabız-dalga geçiş süresi olarak adlandırılıyor; nabızla ilişkili dalganın kalpten bileğe ulaşmasının ne kadar sürdüğünü ifade ediyor.
4. Bu zamanlama sistolik tansiyonu tahmin etmek için kullanılıyor. Geçiş süresinin uzaması genel olarak daha düşük tansiyonla ters yönlü ilişkilendiriliyor. Böylece sistem, manşetli bir cihaz gibi basıncı doğrudan ölçmek yerine değişimleri tahmin ediyor.

Bu nedenle cihazı, manşetsiz bir tansiyon tahmin sistemi olarak tanımlamak daha doğru. Sonuçlar sensör sinyallerine, zamanlama hesaplamalarına ve kalibrasyona bağlı. Performansın farklı kişilerde ve farklı koşullarda kabul edilmiş referans ölçümlerle karşılaştırılması gerekiyor.

Giysiler sisteme nasıl güç sağlıyor ve veri taşıyor?

Prototipte sıradan uzun kollu bir gömlek, giyilebilir sensör ağının bir parçasına dönüşüyor. Bakır-nikel iletken kumaştan oluşturulan bir hat sensörlerin bulunduğu noktaları birbirine bağlıyor. Kullanıcı ise üst kolunda bir akıllı telefon taşıyor.

Mimari, farklı görevler için iki kablosuz iletişim kanalı kullanıyor:

• 13,56 MHz NFC ile güç aktarımı: Akıllı telefonun bobini bir manyetik alan oluşturuyor; sensör bobini de yakın alan enerjisini elektrik akımına dönüştürüyor.
• 2,4 GHz Bluetooth ile veri iletişimi: Sensörler güç aldıktan sonra fizyolojik ölçümleri akıllı telefona iletiyor.

Tekstil, yakın alan güç aktarımı ile Bluetooth veri kanalını birbirinden ayıracak şekilde tasarlanmış. Bu yapı sayesinde akıllı telefon ağın merkezi gibi çalışıyor: ciltteki dağıtık sensörlere kablosuz olarak güç sağlıyor ve verileri topluyor. Sensörlerin üzerinde pil bulunmasına gerek kalmıyor.

Bu fikir, vücudun farklı noktalarındaki pilsiz sensörleri birbirine bağlamak için yakın alan teknolojisini kullanan daha önceki giysi çalışmalarına dayanıyor.

Araştırma iş birliği ve projenin çıkış noktası

Projeye, aktarılan bilgilere göre, 2021 yılında NUS Wireless Bioelectronics Group’ta başlandı. Çalışmaya Arizona Üniversitesi ve Tsinghua Üniversitesi’nden araştırmacılar da katkı verdi. Araştırma, Nature Electronics dergisinde sürekli sistolik tansiyon takibi için geliştirilen pilsiz kablosuz epidermal sensör ağı olarak yayımlandı.

Projenin kişisel bir çıkış noktası da vardı. Araştırmacı Selman Kurt’un babasında, klinik ortamda daha yüksek ölçümlerle ilişkilendirilen “beyaz önlük hipertansiyonu” görülüyordu. Ayrıca 24 saatlik manşetli takip sırasında cihazın uykuda şişmesi rahatsızlık veriyordu. Bu deneyim, tansiyonu tam gün ve gece boyunca daha az rahatsız edici biçimde izleme ihtiyacını ortaya koydu.

Ticarileşmeden önce nelerin geliştirilmesi gerekiyor?

Prototipin bir sonraki aşamaları yalnızca teknik değil, aynı zamanda klinik nitelik taşıyor.

Akıllı telefonda gerçek zamanlı takip

Planlanan sistemde tansiyon tahminlerinin akıllı telefondaki bir uygulama üzerinden gerçek zamanlı gösterilmesi hedefleniyor. Sensör sinyallerini anlaşılır ve güvenilir bir kullanıcı deneyimine dönüştürmek, teknolojinin laboratuvar gösterimlerinin ötesine geçmesi için önemli olacak.

Daha dayanıklı iletken kumaş

Mevcut kumaş, güç ve veri taşıma kapasitesi azalmaya başlamadan önce yaklaşık 10 yıkama döngüsüne dayanabiliyor. Giysi tabanlı bir sağlık takip sisteminin günlük kullanım için uygun hâle gelmesi, tekrarlanan yıkama ve aşınmaya çok daha uzun süre dayanmasına bağlı.

Daha geniş ve kapsamlı doğrulama

Beş kişilik bir deneme, mimarinin çalışabildiğini gösterebilir; ancak toplumun geneli için performans kanıtlamaya veya cihazın tanı amacıyla kullanılabileceğini göstermeye yetmez. Gelecekteki çalışmaların tahminleri, daha fazla kullanıcıda ve farklı aktiviteler ile sağlık durumlarında kabul edilmiş tansiyon referans yöntemleriyle karşılaştırması gerekecek. Ticari klinik kullanım için ayrıca düzenleyici kurumların doğrulaması da şart olacak.

Sonuç

NUS sisteminin asıl yeniliği, cilde yapışan sensörleri giysi üzerinden pilsiz güç aktarımı ve akıllı telefon tabanlı veri toplamayla birleştiren mimarisinde yatıyor. Bu yaklaşım, aralıklı manşet ölçümlerinin sınırlı bağlam sunduğu uyku, uyanma, egzersiz ve günlük hareket sırasında tansiyon düzeninin izlenmesini kolaylaştırabilir.

Şimdilik sistem, doğrulanmış bir kol manşetinin alternatifi değil; umut vadeden bir araştırma prototipi olarak değerlendirilmelidir. Geleceği, geniş ölçekte doğruluk göstermesine, kumaşın dayanıklılığını artırmasına ve pratik bir giyilebilir sistem içinde güvenilir gerçek zamanlı ölçümler sunmasına bağlı.