Yazan: Greg Goth
Çeviren: İrem Demirci
Düzenleyen: Ümit Sözbilir
Özet: Biyoduyaç teknolojisinde, biyoduyaçların kablolu iletişime ve oldukça büyük hârici güç kaynaklarına bağlı olmasından dolayı kısıtlamalar yaşanıyordu. Araştırmacılar, bu kısıtlamaları ortadan kaldırıp herhangi bir hârici güce ihtiyaç duymadan yakındaki cihazlarla kablosuz iletişim kurarak edilgen olarak veri gönderebilen dövmeler yarattılar. Bu dövmeler sadece insan vücuduyla sınırlı kalmayıp istenilen herhangi bir yer için de teşhis koymak ve takip etmek için kullanılabilir.
Giriş
İstanbul’daki araştırmacılar, pil gibi herhangi bir hârici güce ihtiyaç duymadan yakındaki cihazlarla edilgen ve kablosuz iletişim kurabilen nanodövmeler yarattılar. Bu ilerleme şimdiye kadar oldukça büyük harici güç kaynaklarına ve kablolu iletişim özelliklerine dayandığı için engellenen biyoduyaç teknolojisine öncülük yapabilir.
Geri saçılmatabanlı nanodövme duyaç1 (GTND) dövmeler, İstanbul’da bulunan Yeditepe Üniversitesi’nde öğretim üyeliği yapan Kristen D. Belcastro ve yine İstanbul’da bulunan Yıldız Teknik Üniversitesi Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bölümünde Araştırma ve Geliştirme Başkan Yardımcısı Onur Ergen tarafından geliştirildi. Dövmeler iki farklı mürekkepten oluşuyor: çinko asit mürekkebi ve grafen aerojel iletken mürekkep. Çinko oksit mürekkebi, grafen areojel iletken mürekkebin üzerinde gömülü olan nanokablolar içeriyor. İki mürekkep cilt üzerine eş zamanlı olarak ayrı iğnelerle çiziliyor. Ergen, aynı zamanda alt katmanda daha düşük bir orana sahip olsa da aerojel mürekkep içeren kablolar olduğunu ve sonuç olarak iki mürekkebin birbirine bağlandığını söylüyor.
Cihazların kablosuz iletişimi, mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüşmesine sebep olan dövmelerin şeklinin değişmesi sayesinde mümkün olan piezoelektrik2 aktivitesine dayanıyor. Dövmelerin kablosuz ağ altyapısı için yardımcı cihaz olan geniş bantlı çevirge kullanarak dövmeden sinyalleri yansıtmak ve veri almak için akıllı telefonlar kullanılıyor. Araştırmacıların yakın zamanda IEEE Electron Device Letters dergisinde yayımladığı araştırmaya göre sistem birçok hareket çeşitliliğinde incelense de Ergen, üzerine araştırmalar yaptıkları birçok durum olduğunu söylüyor.
Araştırmacılar makalelerine şöyle yazdılar: “Boyanan etiketin radyo frekansı (RF) sinyaline ulaştığında, sinyaller üst kısımla bağlantı kurarken, aşağıdaki etiket de akıllı telefon okuyucusuyla bağlantı kuruyor. Ayrıca bu iletişim mürekkeplerinden, akıllı telefonlar GTND’yi görüntüleyebilir ve veriyi yapay zekâ algoritmalarını kullanarak işleyebilir.” Ergen, ortam geri saçılım isimli iletişim yaklaşımının radyo frekansı ile tanımlama teknolojisine benzese de kullanılabilen frekansların sınırlı sayıya bağlı kalmadığını söylüyor. Araştırmacılar nanodövmeler aracılığıyla 900 megahertz ve 2.450 megahertz frekanslarında geniş bantlı çevirge kullanarak başarıyla verilere ulaştılar.
Belcastro ve Ergen’in yarattığı cihaz diğer elektronik nanodövmelere ilke olarak benziyor ancak geçmişte bu nanodövmelerinden birinin müşterek mucidi, kablosuz iletişim bağlantısının zor bir seçenek olduğunu söylemişti. Massachusetts Amherst Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği Yardımcı Profesörü Dmitry Kireev şöyle söyledi: “Veriye hâlâ ulaşabilirken edilgen kablosuz dövmeler olması buradaki kilit nokta, bu ilgimi çekti.”. Texas Üniversitesi Doktora Sonrası Araştırmacı Kireev, kan basıncını doğru bir şekilde ölçen grafit dövmeyi yaratmış ortaklardan biriydi. Olabildiğince ince ve esnek olan dövmeler olmasına rağmen Kireev kablolu bağlantıların gerçek anlamda elverişli bir cihaz olmasına önemli derecede bir engel olduğunu söylüyor. “Bizim üzerinde çalıştığımız her şeyde yaşadığımız zorlukların hepsi bağlantılı. Üzerinde durdukları şey tamamen kablosuz bir şekilde iletişim ve bu oldukça ilgi çekici bir kavram.”. Kireev aynı zamanda yeni katmanlı cihazın laboratuvarlarda oldukça popüler olan grafen biyoduyaçlarını ilerletmeye yardımcı olabileceğini söyledi. Kireev sözlerine şöyle devam etti: “Grafen oldukça kötü bir iletken. Sadece bir katmandan oluştuğundan, yeteri kadar iletken değil. Çok daha kalınını hatta onlarca ya da yüzlerce daha kalınını yapabilirsiniz ama bu sefer de grafen olmaktan çıkar. Bu bir çeşit grafit olur.”
X-Cor İlaçları ürün girişiminde Teknoloji ve Ürün Geliştirme Başkan Yardımcısı Nicholas X. Williams, Duken Üniversitesinde lisansüstü öğrencisiyken Belcastro ve Ergen’in cihazına benzer olan elektronik ince tabakayı yaratan ortaklardan biriydi. İki teknikte de yaratılan işlevsel devreler önceden yazdırmaya dayanmak yerine doğrudan cilt üzerindeydi. Williams bunun duyaç marketlerine gelecekte kişiselleştirmeyi getirebileceğini söylüyor. Williams ayrıca şunları söyledi: “Birçok kullanım durumu bulunmakta. Onları geleneksel olarak üretmek isterseniz biyomedikal bir sisteme karşı spor tıbbı veya çocuklara karşı yetişkinler gibi farklı gruplar için farklı bir duyaca ve bir yönteme ihtiyaç duyacaksınız. Eğer yazıcı sisteminiz varsa ihtiyacınız olduğunda bir dosya yaratabilirsiniz ve bu özellik sayesinde farklı kullanım alanları ve boyutlardaki çeşitli duyaçlarla dolu olan depoya ihtiyaç duymayarak işlevler gelişecektir.”
Daha Fazla Sağlık Hizmeti İmkânı ve Dahası
Ergen, dövme üzerine olan araştırmalarının sağlık hizmetinde farklı yönlerde genişlediğini söyledi. Güncel olarak “EGG duyaç”ı kablosuz olarak kullanabilmek üzerine bir araştırma yürütüyorlar. Şu anki hâli bir ortam sinyaline ulaşmak adına gereken enerjiyi üretmek için bir vücut parçasının esnemesinden yararlansa da Ergen diğer yaklaşımların da işe yarayabileceğini söylüyor. Buna örnek olarak Ergen ve diğer araştırmacılar daha önce “teri kullanarak veri toplama”yı keşfetmişti. Ergen “Ancak hâlâ yayımlanmamış olan güncel araştırmamız, pil olmadan ‘geri saçılma teknolojisi’ ile ter ve salyayı analiz edebiliyor” dedi ve şöyle ekledi: “Önümüzdeki birkaç ay içinde çalışmamızı yayımlamayı ümit ediyoruz”.
Biyoduyaç cihazları, Avrupa Araştırma Kurulundan kuantum elektron mühendisliği yoluyla pilleri yeniden tasarlaması için 1,4 milyon avro hibe alan Ergen için para cüzdanın sadece bir parçası ve bu araştırmalar sadece sağlık hizmetleri alanı ile sınırlı kalmıyor. Dört aydan daha uzun süredir polimer kapsülleme3 eklenmesiyle durağan olan dövmeler bile kablosuz iletişimin gerektiği herhangi bir durumda kullanılabilir. “Sadece insan vücudu ile sınırlı olmamakla birlikte herhangi bir yüzey için kullanılabilir.” diyor Ergen ve şöyle ekliyor: “Herhangi bir yere hatta ulaşımı çok zor olan yerlere bile teşhis koymak için kullanabilirsiniz. Arabalar da bu örneklerden biri. Bütün yeni arabaların kablosuz ağ sistemleri var. Arabaların herhangi bir yerini boyayabilir ve veriye istediğiniz her yerden ulaşabilirsiniz. Eğer sandalyenizi bizim duyacımızla boyarsanız oturduğunuz pozisyonla ilgili bilgiyi durmaksızın alabilirsiniz. Size tuhaf bir sinyal vermeye başladığında bir parçanın kırılma ihtimalini önceden tahmin edebilirsiniz.”
