FizikMühendislikTeknolojiTıp

Standford Mühendisleri Sağlık Durumumuzu İzlemek İçin Cilde Yapışan Kablosuz Algılayıcılar Geliştirdi

Çeviren: Esranur Maral                 Düzenleyen: Ümit Sözbilir

Özet: Standford mühendisleri, ciltten yayılan işlevbilimsel (fizyolojik) sinyalleri alan deneysel çıkartma geliştirdiler. Daha sonra bu sağlık okumalarını giysilerin üzerine tutturulmuş bir alıcıya kablosuz olarak ışınladılar. Hepsi BodyNet adlı bir sistemin parçası.

 Tom Abate Adlı Geliştiriciden  

Cildimizin koruyucu işlevini hafife alma eğilimindeyiz ve hızlıca çarpan bir kalp ya da utanıp kızarma gibi inceliklerin sinyalini verme konusundaki diğer rollerini görmezden geliyoruz.

Şimdilerde Standford mühendisleri, ciltten yayılan işlevbilimsel (fizyolojik) sinyalleri yara bandı gibi yapışan ve kablosuz okumaları giysinin üzerine tutturulmuş bir alıcıya ışınlayan algılayıcılar ile tespit etmenin bir yolunu geliştirdiler.

Araştırmacılar, bu giyilebilir teknolojiyi göstermek için kişinin nabzını ve solunumunu tespit ederek her bir kalp atışında ya da nefesinde ciltlerinin nasıl gerilmiş ve büzülmüş olduğunu izlemek için test deneğinin bileğine ve karnına algılayıcılar taktılar. Ayrıca kişinin dirsekleri ve dizleri üzerindeki çıkartmalar, ilgili kas her esnediğinde cildin dakikadaki sıklaşma ve gevşemesini ölçerek kol ve bacak hareketlerini izledi.

Araştırmacılar, metalik mürekkep kullanarak cilde yapıştırmak ve nabız ile diğer sağlık göstergelerini izlemek için tasarlanmış, gerilebilir bir çıkartmaya bir anten ve algılayıcı bastırdı. Ardından bu okumaları kişinin giysisindeki bir alıcıya ışınladı. (Resim kaynak: Zhean Bao’nun Laboratuvarı)

15 Ağustos’ta Nature Electronics’teki makalesinde laboratuvar sistemini tanımlayan Kimya Mühendisliği Profesörü Zean Bao, BodyNet olarak adlandırdıkları bu giyilebilir teknolojinin ilk olarak kalp rahatsızlığı veya uyku bozukluğu olan hastaların izlenmesi gibi tıbbi ortamlarda kullanılacağını düşünüyor. Zhean Bao’nun laboratuvarı teri ve diğer salgıları hissetmek, vücut sıcaklığı ve stres gibi değişkenleri izlemek için uzun zamandır yeni çıkartmalar geliştirmeyi deniyor. Nihai hedefi, tüketicilerin günümüzde kullandıkları akıllı telefon veya saatlerden çok daha çeşitli sağlık göstergelerini daha doğru bir şekilde izlemek için cilde yapışan ve akıllı giysilerle birlikte çalışan kablosuz algılayıcılar serisi oluşturmaktır.
Aynı zamanda Mühendislik Okulunda Profesör olan K.K Lee: “Bir kişinin normal davranışlarına müdahale etmeden işlevbilimsel (fizyolojik) veri toplamak için tüm vücut cilt algılayıcı dizisi yaratmanın bir gün mümkün olacağını düşünüyoruz.” dedi.

Gerilebilir, Rahat, İşlevsel

Doktora sonrası araştırmacılar Simiao Niu ve Naoji Matsuhisa, algılayıcıları tasarlamaya 3 yıl harcayan 14 kişilik takımı yönetti. Hedefleri, çıkartmaların cilt ile birlikte gerilmesini ve büzülmesini önlemek için giyilmesi rahat olan ve pilleri ya da sert devreleri olmayan bir teknoloji geliştirmekti. Nihai tasarımları kilitli odalara anahtarsız girişi kontrol etmek için kullanılan radyofrekans tanımlama (RFID) teknolojisinin bir çeşitliliği ile bu değişkenler birleşti. Bir kişi, kimlik kartını bir RFID alıcısına tuttuğunda kimlik kartındaki bir anten alıcıdan bir miktar RFID enerjisi toplar ve bunu sonra alıcıya geri ışınlayacak bir kod oluşturmak için kullanır.

BodyNet çıkartması kimlik kartına benzerdir: Algılayıcılara güç vermek için giysideki alıcıdan gelen RFID enerjisinin bir kısmını toplayan bir anteni vardır. Daha sonra ciltten bu okumaları alır ve onları alıcının yakınına geri ışınlar. Ancak kablosuz çıkartmanın çalışması için araştırmacılar cilt gibi gerilebilen ve bükülebilen bir anten oluşturmak zorunda kaldılar. Bunu, bir lastik çıkartma üzerine metalik mürekkep basarak yaptılar. Ancak ne zaman anten gerilse veya bükülse bu hareketler, sinyali kullanışlı olamayacak kadar zayıf ve istikrarsız hale getirdi.

Bileğe iliştirilmiş plastik çıkartma, kişinin cildi hareket ettikçe bükülebilir ve gerilebilir, nabız ölçümü okumalarını kişinin giysisine tutturulmuş bir alıcıya ışınlayabilir. (Kaynak: Zhenan Bao’nun Laboratuvarı)

Standford araştırmacıları, bu problemin üstesinde gelmek için alıcıların sürekli değişimine rağmen güçlü ve doğru sinyaller ışınlayabilecek yeni bir RFID sistemi geliştirdi. Pille çalışan alıcı; çıkartmalardan akıllı telefona, bilgisayara veya diğer kalıcı bellek sistemine belirli aralıklarla veri yüklemek için Bluetooth kullanıyor.

Çıkartmaların ilk sürümü solunum ve nabız ölçümü okumaları almak için minik hareket algılayıcılarına dayanıyordu. Araştırmacılar şu an ter, sıcaklık ve diğer algılayıcıların anten sistemlerine nasıl uyum sağlayacağını araştırıyorlar. Araştırmacıların, teknolojilerini klinik uygulamaların ötesine ve tüketici dostu aygıtlara taşımak için diğer bir zorluğun üstesinden gelmesi gerekiyor: algılayıcıyı ve alıcıyı birbirine yakın tutmak. Araştırmacılar, deneylerinde giysinin tam üzerindeki her bir algılayıcıya bir alıcı tutturdu. Bire bir algılayıcı ve alıcı çifti, tıbbi izlem için iyi olurdu ancak birisinin egzersiz yaparken giyebileceği bir BodyNet oluşturmak için kişinin algılayıcıya nerede yapıştığı fark etmeksizin sinyalleri alması ve iletmesi için antenlerin giysilere dokunması gerekirdi. Bao aynı zamanda; Precourt Enerji Enstitüsünün kıdemli bir üyesi, Standford Bio-X üyesi, Standford ChEM-H’nin fakülte üyesi, Standford Woods Çevre Enstitüsünün bir üyesi ve Wu Tsai Neurosciences Enstitüsü üyesidir. Diğer Standford yardımcı yazarları; araştırma bilimcisi Jeffrey B.-H.Tok, Elektrik Mühendisliği doçenti Ada Poon, Makine Mühendisliği Profesörü William Burnett, doktora sonrası araştırmacılar Yuanwen Jiang ve Jinxing Li, yüksek lisans öğrencisi Jiechen Wang ve eski misafir bilim insanı Youngjun Yun ve eski doktora sonrası araştırmacılar Sihong Wag, Xuzhou Yan ve Levent Beker. Singapur’daki Nanyang Teknoloji Üniversitesinden araştırmacılar da bu çalışmanın yazarlığını yaptılar.

Kaynak
https://news.stanford.edu/2019/08/16/wireless-sensors-stick-skin-track-health/

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu