Giyilebilir kan basıncı ölçüm cihazının geliştirilmesi
Development of a wearable blood pressure monitor
Yazar: HALİME KARAMAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KORAY GÜRKAN ; PROF. DR. SEDAT BALLIKAYA
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrokardiyografi = Electrocardiography ; Fotopletismografi = Photopletismography ; Giyilebilir teknoloji = Wearable technology ; Kan basıncı = Blood pressure ; Termoelektrik jeneratör = Thermoelectric generator

Özet:
Kan basıncı (KB), sağlık için önemli bir fizyolojik işarettir. Kan basıncının ölçümü ve
izlenmesi, dünyada önde gelen ölüm nedeni olan kardiyovasküler hastalıkların önlenmesi ve
tedavisi için büyük önem taşımaktadır. Kontrolsüz yüksek tansiyon, damarlarda tıkanmaya ve
patlamaya, kanın beyinde sızması sonucu kanamaya ve felce, ilerleyen durumlarda kalp
yetmezliğine yol açabilir. Hipertansiyon tespitinin ve kontrolü ve iyileştirilmesi için kan
basıncının her yerde izlenmesi gereklidir. Bu tezde, geleneksel kan basıncı ölçüm
yöntemlerine ve sınırlamalarına yer verilerek, elektrokardiyografi (EKG) ve fotopletismografi
(PPG) sinyalleri ile nabız geçiş süresi (PTT) ölçümüne dayalı bir kan basıncı izleme yöntemi
gerçekleştirilmiştir. Bu yöntem, kan basıncı dalgasının vücudun iki farklı noktasından
ölçülerek, bu noktalara ulaşma zamanı arasındaki farkın hesaplanmasına dayanır. Bu amaçla
kullanıcıdan PPG ve EKG işaretlerinin alınması ve alınan verilerin Bluetooth ile uzak
bilgisayara aktarımı için özel bir devre sistemi tasarlanmıştır. Giyilebilir cihazlarda, insan
sağlığıyla ilgili verilerin sürekli izlenebilmesi için, pil kullanımına ihtiyaç vardır. Ancak
pillerin sürekli değiştirilmesi gerekliliği ve toksik içerikleri bu tür cihazların çalışma ömrünü
kısaltmakta ve çevresel problemlere neden olmaktadır. Bu amaçla, vücut ısısından enerji
kazanımı sağlayacak batarya kullanımına alternatif TEG önerilmiştir. TEG'ler sürdürülebilir
çevreci enerji kaynakları olarak kabul edilir. Bu çalışmada, kan basıncı ölçüm sistemi için
vücut ısısından enerji kazanımı sağlayacak bir esnek TEG geliştirilmiştir. Bir TEG'in vücut
ısısını tam kullanabilmesi ve rahat giyilebilmesi için insan derisiyle uyumlu olması, esnek
olması gerekir. Bu tezde, literatürdeki çalışmalar değerlendirilerek kan basıncı ölçüm sistemi
için insan vücudundan ısı hasadı gerçekleştiren esnek bir TEG üretimi gerçekleştirilmiştir.
TEG'in çıkış geriliminin, bir dönüştürücü entegresiyle yükseltilerek giyilebilir cihazın
çalışması için yeterliliği denenmiştir. Son olarak ölçülen değerlerle PTT tahmini yapılarak
referans değerlerle uygunluğu karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Blood pressure (KB) is an important physiological marker for health. Measurement and
monitoring of blood pressure is essential for the prevention and treatment of cardiovascular
diseases, the leading cause of death in the world. Uncontrolled high blood pressure can cause
congestion in the vessels and explosion, bleeding from the blood leakage in the brain, and
paralysis can cause heart failure in later cases. Blood pressure must be monitored everywhere
for hypertension detection and control and improvement. In this thesis, a blood pressure
monitoring method based on electrocardiograph (ECG) and photopletismography (PPG)
signals and pulse transition time (PTT) measurement was performed, including traditional
blood pressure measurement methods and limitations. The method is based on calculating the
difference between time and blood pressure wave measured from two different points of the
body reaches these points. For this purpose, a dedicated circuitry is designed to receive PPG
and ECG marks from the user and transfer the data received to the remote computer via
Bluetooth. Wearable devices require battery use to continuously monitor human health data.
However, the need for constant replacement of batteries and their toxic content limit the
working time of such devices and cause environmental problems. For this reason, which
provides energy harvesting from body heat as an alternative to battery use, has been proposed.
TEGs are sustainable enviromental friend energy sources. In this study, a flexible TEG for the
blood pressure measurement system has been developed to generate energy from the
temperature of the body. For a TEG to fully use body heat and wear comfortably, it needs to
be flexible and compatible with human skin. In this thesis, the studies in the literature were
evaluated and a flexible TEG production was performed for the blood pressure measurement
system, which harvested heat from the human body. TEG's output voltage is enhanced by a
boost converter, in order to provide sufficient power to the wearable devices. Finally, the PTT
estimation was made with the measured values and their compatibility with the reference
values was compared.