San Diego California Üniversitesinde çeşitli mühendislik bölümleriyle yürütülen çalışma sonucu parmak terinden glukoz (şeker), BHB (keton), askerbotik asit (C vitamini), ürik asit (UA), laktat (LA) ve alkol (alc) gibi birçok biyokimyasal belirteci aynı anda ölçebilen akıllı bir yüzük geliştirildi.
Günümüzde kullanımda olan akıllı saatler ve yüzükler sadece kalp atışı, uyku düzeni veya vücut sıcaklığı gibi biyofizikseşl verileri ölçebildiğinden sınırlı fayda sağlıyor. Bunun yanında şeker hastalarının kullandığı sürekli glukoz monitörleri, deriye iğne ile batırılan veya deri altına yerleştirilen cihazlar ve sadece glukoz (şeker) ölçümü yapabildikleri biliniyor. Diyabet ve beslenme takibi için sadece glukozun yeterli olmadığını bilen araştırmacılar, insülin direnci, ketozis veya alkol tüketimi gibi durumlar için farklı kimyasalların da takip edilmesi gerektiğini söylüyor. Deriye iğne batırmadan, kullanıcının hiçbir fiziksel efor sarf etmesine gerek kalmadan kullanılabilen bu yüzük gelecekte tıp dünyasında sağlık takibini kökten değiştirebilir.
CHARM: Sürekli Analiz Eden Yüzük Modülü
CHARM adı verilen akıllı yüzük, bir menteşe ile birbirine bağlı iki yarım daireden oluşan, 3d yazıcı ile üretilmiş bir kasaya sahip. Yüzüğün iç yapısı ikiye ayrılıyor. Sol bölüm algılama ve ter çekme bölgesi olarak görev yapıyor. Bu kısımda deriden teri çeken bir hidrojel, 3 boyutlu kağıt tabanlı mikroakışkan bir kanal sistemi ve sensör dizisi bulunuyor. Sağ bölüm batarya ve elektron bölgesi. Burada araştırmacıların kendi ürettiği esnek, yüksek kapasiteli çinko-gümüş oksit (Zn-agO) batarya ve küçültülmüş esnek bir elektronik devre kartı yer alıyor. Bu devre, verileri bluetooth ile telefona aktarmayı sağlıyor.
Geliştirilen yüzük, geleneksel ter bantları gibi kullanıcının egzersiz yaparak terlemesini ya da deriye elektrik veya kimyasal uyarım verilmesini beklemiyor. Yüzüğün altındaki özel hidrojel, “osmotik basınç farkı” adı verilen yöntemle parmak derisindeki teri hiçbir müdahale olmadan kendiliğinden çekiyor. Emilen ter, cihazın içindeki emici mikro emme kanallarından geçerek sensörlere ulaşıyor. Güçlü bataryası sayesinde sistem aralıksız çalışabiliyor 12 saatten fazla kesintisiz veri sağlıyor.
Yüzük, içindeki özel jelin sağladığı doğal emiş gücüyle (osmotik basınçla) deriden çekilen ter üzerinden şeker, keton, C vitamini, ürik asit, laktat ve alkolü algılayabiliyor. Ancak sistemdeki voltaj düşüşünü önlemek amacıyla aynı anda en fazla 4 farklı değeri eş zamanlı ölçebiliyor.
Yüzüğün iç kısmında yer alan siyah şeritler, özel olarak basılmış elektrokimyasal sensör dizilerinden oluşuyor. Esnek bir yüzeye özel karbon ve gümüş mürekkeplerle basılan bu şeritlerin üzeri, tespit edilmek istenen maddeye uygun enzimlerle kaplandı. Örneğin glukozu ölçmek için glukoz oksidaz, alkolü ölçmek için ise alkol oksidaz enzimi kullanıldı. Ter bu şeritlerin üzerinden geçerken içindeki maddeler enzimlerle kimyasal tepkimeye giriyor ve minik bir elektrik akımı üretiyor. Yüzükteki mikro devre kartı bu akımı anlık olarak hesaplayarak sonuçları Bluetooth üzerinden telefona aktarıyor.
Kan testi ile doğrulama ihtiyacı duyulmadı
Yüzük hem tip 1 Diyabet hastası bireylerde hem de sağlıklı bireylerde test edildi. Deneklere yemek yedirildi, keton içecekleri (yağ yakımını ve enerjiyi artıran takviyeler) ve alkol verildi. Yüzüğün terden ölçtüğü şeker, keton, alkol ve laktat seviyelerinin hastanelerde veya evde kullanılan standart kan ölçüm cihazları (parmaktan kan alma yolu) ve ticari CGM cihazlarıyla birebir örtüştüğü görüldü. Ayrıca yüzük, ilk tanımlamanın ardından 2 ay boyunca kan tetsiyle yeniden doğrulanmaya ihtiyaç duymadan hassas ölçüm yapabildi.
Yüzük şu an başarılı, yüksek doğrulukta çalışan bir prototip halde ve parmaktan kimyasal ölçüm yapılabileceğini kanıtladı. Ancak araştırmacılar, cihazın ticari bir ürüne dönüşmesi yani herkes tarafından kullanılabilir duruma gelmesi için su geçirmezliğinin artırılması (menteşeli tasarımdan tam kapalı tasarıma geçilmesi), daha uzun süreli testler yapılması, geniş klinik hasta gruplarında örneğin çok ani şeker düşüşü yaşayan hastalarda denenmesi ve sigorta şirketleri gibi ticari onay süreçlerinden geçmesi gerektiğini belirtiyor.
Gerekli ilerlemeler kaydedilebilirse gelecekte çeşitli tıbbi, sağlık ve beslenme ihtiyaçları için ek biyobelirteçleri (farklı kimyasalları) takip edecek şekilde özelleştirilebilir. Prototip halde olan yüzük, nabız ve vücut ısısı gibi ölçümler de eklendiğinde çok modlu kimyasal-fiziksel hibrit yüzük olarak sağlık takibini tek bir cihazda birleştirmeyi sağlayabilir. Ayrıca günümüzde kullanılan sürekli glukoz monitörleri (CGM) ve insülin iğnelerinde olduğu gibi ticari onayla birlikte belirli hasta gruplarının kullanabileceği pratik ve klinik bir giyilebilir takip platformu olarak konumlandırılabilir.
