Kablosuz ve Çipsiz Elektronik Giyilebilir Cihaz

Mühendislerden devrim niteliğinde yeni bir cihaz geliştirildi. Giyilebilen bir çeşit elektronik kaplama olan cihaz; nabız, ter ve ultraviyole maruziyeti ile ilgili sinyalleri, büyük çipler veya piller olmadan kablosuz olarak alabiliyor.

Günümüzde çoğu kablosuz sensör, kendileri küçük pillerle çalışan gömülü bluetooth çipleri aracılığıyla iletişim kurar. Ancak bu geleneksel çipler ve güç kaynakları, daha küçük ve daha esnek biçimler alan yeni nesil sensörler için muhtemelen çok hantal olacaktır. MIT mühendisleri, yerleşik çiplere veya pillere ihtiyaç duymadan kablosuz olarak iletişim kuran yeni bir tür giyilebilir sensör tasarladılar.

Gelen veya giden herhangi bir elektrik sinyalini artırmak için iletken bir altın tabakasıyla eşleştirdikleri saf, tek kristalli galyum nitrür numuneleri ürettiler. Cihazın, bir kişinin kalp atışına ve terindeki tuza tepki olarak titreyecek kadar hassas olduğunu ve malzemenin titreşimlerinin yakındaki bir alıcı tarafından okunabilecek bir elektrik sinyali ürettiğini gösterdiler. Bu sayede cihaz, bir çipe veya pile ihtiyaç duymadan algılama bilgilerini kablosuz olarak iletebildi.

Çalışmanın ilgili yazarı, makine mühendisliği ve malzeme bilimi ve mühendisliği doçenti Jeehwan Kim, “Çipler çok fazla güç gerektirir, ancak cihazımız, güce aç olan herhangi bir çip olmadan bir sistemi çok hafif hale getirebilir” diyor. ve Elektronik Araştırma Laboratuvarı’nda baş araştırmacı. “Vücudunuza bir bandaj gibi koyabilir ve cep telefonunuzdaki kablosuz bir okuyucu ile eşleştirebilir, nabzınızı, terinizi ve diğer biyolojik sinyalleri kablosuz olarak izleyebilirsiniz.”

Saf Rezonans

Araştırmacılar, cilde yapıştırılan galyum nitrür bazlı bir sensörün, piezoelektrik malzemenin aynı anda bir kablosuz alıcının frekansının kaydedebileceği bir elektrik sinyaline dönüşeceği kendi doğal, “rezonans” titreşimine veya frekansına sahip olacağını varsaydılar. Hızlandırılmış kalp atış hızı gibi cilt koşullarındaki herhangi bir değişiklik, sensörün mekanik titreşimlerini ve alıcıya otomatik olarak ilettiği elektrik sinyalini etkiler.

Dalga İletimi

Araştırmacılar fikirlerini test etmek için saf, yüksek kaliteli galyum nitrürden ince bir film ürettiler ve elektrik sinyalini güçlendirmek için bir altın tabakasıyla eşleştirdiler. Altını, normal olarak sert metale biraz esneklik kazandıran kafes benzeri bir konfigürasyon olan tekrar eden dambıl desenine yerleştirdiler.

Yeni e-deriyi gönüllülerin bileklerine ve boyunlarına yerleştirdiler ve sensörün kendisine fiziksel olarak temas etmeden cihazın frekansını kablosuz olarak kaydetmek için yakınlarda tutulan basit bir anten kullandılar. Cihaz, galyum nitrürün yüzey akustik dalgalarındaki gönüllülerin kalp atış hızıyla ilgili değişiklikleri algılayabildi ve kablosuz olarak iletebildi.

Ekip ayrıca cihazı, hedef iyonu ve bu durumda sodyumu seçici olarak çeken bir malzeme olan ince bir iyon algılayıcı zar ile eşleştirdi. Bu geliştirme ile cihaz, bir gönüllü ısı yastığına tutulup terlemeye başladığında değişen sodyum seviyelerini algılayabilir ve kablosuz olarak iletebilir.

Araştırmacılar sonuçlarını çipsiz kablosuz sensörlere doğru ilk adım olarak görüyorlar ve mevcut cihazın diğer hayati biyobelirteçleri izlemek için diğer seçici membranlarla eşleştirilebileceğini düşünüyorlar.