Giyilebilir teknolojide gelinen son nokta ve COVID-19 için geliştirilen bir örnek

Gelişen teknoloji hayatımıza her gün biraz daha entegre olmaktadır. Teknolojide yeni buluşlar yer alırken var olanlar da gelişmeye devam etmektedir. Bu gelişmelerin en dikkat çekicilerinden bir kısmı şüphesiz biyoteknoloji alanında olmaktadır. Giyilebilir boyuta gelen teknoloji ile elektronik sensörler sayesinde sağlık parametrelerinin "sürekli" ve "kapsamlı" ölçümleri, bu alanın en heyecan verici hedefidir.

Giyilebilir ürün ve teknoloji nedir?

Giyilebilir ürünler olarak da bilinen giyilebilir teknoloji, aksesuar olarak takılabilen, giysiye gömülebilen, kullanıcının vücuduna implante edilebilen ve hatta cilde dövme yapılabilen bir elektronik cihaz kategorisidir.

Bu tür giyilebilir cihazlar ve klinikte kullanılan malzemeler hemen hemen sıfırdan birkaç bin hertz’e kadar geniş bir frekans aralığında cilt yüzeyinin hareketliliğine duyarı ölçümler kullanır.

Giyilebilir ürün hangi vücut verilerini kullanır?

Veriler yalnızca vücudun hareketlerinden değil aynı zamanda vücut seslerinden de elde edilir, ancak dış ortam seslerinden etkilenmez. Örneğin bu tür cihazlar göğse veya boyuna yerleştirildiğinde, kaydedilen veriler, kalp hareketlerinden ve cilt yüzeyine yakın arterlerdeki kanın akışından, akciğer ve soluk borusundaki hava akışından, solunum seslerinden, gırtlak, yemek borusu ve yutma hareketlerinden kaynaklanan kardiyak aktivitenin ayrıntılı analizlerini sunar. Ancak bazen bu ölçümlerde hatalar olabilmektedir. Örneğin, koşarken solunum hızı tam olarak belirlenemez.

Giyilebilir sağlık teknolojisinin son ürünlerinden biri

Science Advances adlı saygın bilim dergisinde 12 Mayıs'ta yayımlanan bir çalışmada, giyilebilir teknolojinin yeni bir tasarımı, donanım düzeyinde sistem tasarımlarındaki gelişmiş kavramlar ve anatomik olarak optimize edilmiş seçimler yoluyla bu sınırların üstesinden geliyor. Yaklaşım, IMU’lardan (atalet ölçüm birimleri) birini suprasternal çentiğe (juguler çentik, boynun ön alt kısmı) ve diğerini de sternal manubriuma (iman tahtası) yerleştirilen, cilt arayüzlü bir cihazın zıt uçlarında zaman senkronizeli bir çift yüksek bant genişliğine sahip ivmeölçerlerden yararlanmaktadır. Bu tasarım ile kalp-solunum ve ilgili süreçlerle ilişkili sinyaller vücut hareketlerinden kaynaklanan sinyallerden ayrılabiliyor.

Tasarımı ve özellikleri

Sistemin yeniden kullanımında sterilizasyonun kolaylaştırılması ve kullanılan elektrolitlerin dış ortamdan izole edilmesi için elastomerik bir kapsül ile tamamen kapatılan bir devre kartı kullanılmaktadır. Bu esnek kart, vücudun herhangi bir yerine kolayca entegre edilebilir ve kablosuz olarak şarj edilebilir. Bu cihaz sayesinde elde edilen veriler otomatik olarak kaydedilebilmektedir.

Bu giyilebilir ürün 3 ana bileşenden oluşmaktadır;

1. cihaz,
2. kullanıcı arayüzü olarak özelleştirilmiş bir uygulama (tablette kullanılan bir aplikasyon) ve
3. veri depolama ve analitik için bir bulut platformu.

Ayrıca kullanıcı arayüzü, eşzamanlı olarak 12 cihaz ile senkronizasyonlu çalışabilir.

Şekil 1:

1. Boyuna yerleştirilen cihazın görüntüsü.
2. Bileşenlerin, ara bağlantı şemalarının ve koruyu tasarımın açık şeması.
3. Cihazın 25 cent’in yanındaki görüntüsü (25 cent’in çapı 24.266mm).
4. Cihazın bükme ve germe gibi durumlardaki görüntüleri.
5. D’deki görüntülerin modellemeleri.
6. Sistemin çalışma mekanizması.

Spor aktivitelerinde kullanımı

Koşu, yüzme, fitnes ve benzer aktivitelerde oldukça hızlı, dinamik ve değişken ivmeler nedeniyle kalp hızı (KH / HR) ve solunum hızı (SH / RR) ölçümlerinde hatalar ve zorluklar meydana gelmektedir. Çift sensörlü bu yeni platform sayesinde bisiklete binme, basketbol oynama gibi birçok aktivitede daha güçlü ölçümler sağlamaktadır. Örneğin yüzme esnasında kişinin her bir kulaç atışı ile ilişkili sinyalleri büyük ölçüde en aza indirir ve böylelikle nefes alış ve veriş döngüleri ile ilişkili olan sinyalleri net bir şekilde hesaplayabilir.

Şekil 2:

1. Bisiklet süren bir kişide cihazın görüntüsü.
2. Kişi 24 dakika bisiklet sürerken, çift algılama (mavi kare) ve tek algılama (kırmızı daire) verilerinden elde edilen RR (dakikadaki solunum hızı) ve HR (dakikadaki kalp atışı) karşılaştırması.
3. Basketbol oynayan bir kişide cihazın görüntüsü
4. Kişi 11 dakika basketbol oynarken, çift ve tek algılama verilerinden belirlenen RR ve HR karşılaştırması.
5. Yüzen bir kişide cihazın görüntüsü.
6. Kişi 5 dakika yüzerken, çift ve tek algılama verilerinden belirlenen RR ve HR karşılaştırması.
7. Yüzme sırasında çift algılama verilerinden elde edilen hızlanma verileri.
8. Diferansiyel sinyal ve taban çizgisi ile ilişkili büyütülmüş veriler.

İşçi sağlığında kullanımı

Hangi sektörde olursa olsun, işçi sağlığı ve güvenliği her şeyden önde gelir. Bu kapsamda özellikle inşaat, maden, itfaiye gibi sektörlerde veya benzeri alanlarda çalışan ağır beden işçilerinin sağlık parametrelerinin sürekli olarak izlenmesi olası problemlerin erkenden tespit edilmesine imkan sağlar. Bu zorlu mesleklerin icra edildiği yüksek sıcaklık, ses veya diğer ortam koşullarında bile bu yeni tasarım hassas ölçümler sağlayabilmektedir.

Covid-19 hastalarının iyileşme sürelerinin izlenmesinde kullanımı

Yeni cihaz ile özellikle son dönemlerde Covid-19 başta olmak üzere hastaların evde takip altında tutulmasına büyük avantajlar gelebilmektedir. Hastaneye yatışı gerekmeyen, evde izolasyon ile hastalığı atlatabilecek kişilerin sağlık durumlarının sürekli olarak takip edilmesi ve kaydedilmesi için yeni bir olanak sağlar. RR, HR, vücut ısısı ve hareketlerine ek olarak, öksürme, konuşma ve gülme gibi eylemlerin yoğunluğunu ve sıklığını da yakalayabilmektedir. Toplanan bu veriler, hastalığın belirtilerinin değerlendirilmesi için önemlidir.

Cihaz, 8 gün boyunca testi pozitif saptanan bir Covid-19 hastasında denenmiştir. Hastanın iyileşme süresinde kuru öksürük, nefes darlığı gibi ölçümleri içeren 171 saatlik veri elde edildi. Elde edilen verilerin belirti değerlendirilmesinde önemli olduğunu vurgulamakta fayda vardır.

Bu teknolojinin geniş kapsamda kullanılması hasta bakımını geliştirebilir, pandemiyi yönetmeye yardımcı olabilir ve ayrıca hastalığı daha iyi almamıza katkı sağlayabilir. Ayrıca sadece Covid-19 için değil daha farklı alanlarda da kullanıma sunulabilir.

Özet

İnsan hareketliliğinden dolayı özellikle kardiyopulmoner (kalp-solunum) ölçümlerde çoğu giyilebilir teknolojiler hassas ölçümler elde edemez. Fakat su geçirmez kaplaması ile su sporları gibi alanlarda da kullanıma imkan sağlaması ile birlikte, yüksek ses, ısı ve benzeri çevresel faktörlerin hassasiyeti önlemesinin en aza indirildiği bu yeni teknoloji ile çeşitli fizyolojik parametrelerin ve aktivitelerin ölçümleri iyileştirilmiştir.

Sunulan bu teknolojinin birçok çıkarımı vardır. Örneğin, felç atlatan ve kronik obstrüktif akciğer hastası olan kişilerin hastane ve rehabilitasyon merkezleri dışında günlük yaşam sırasındaki aktivitelerinin takibi önemlidir. Bu süreçte, kişinin gizliliği ihlal edilmeyecek şekilde ortam seslerinden bağımsız (mikrofon olmadan) izleme imkanı sunar. Bunun dışında birçok alanda da günlük hayata entegresi mümkün olabilmektedir.

- İlginizi çekebilir: Giyilebilir cihaz ile kandan hassas bir şekilde kanser teşhisi