Sağlık ve Çevresel Gözetim için Giyilebilir Gaz Sensörü Üretiliyor

Fotoğraf: Giyilebilir bir gaz sensörü sağlığı ve çevresel koşulları takip edebilir. (Kaynak: Cheng Laboratuvarı/Pensilvanya Eyalet Üniversitesi)

Pensilvanya Eyalet Üniversitesi’nden ve Northeastern Üniversitesi’nden araştırmacılara göre çevre ve insan sağlığının izlenmesi için son derece hassas ve giyilebilir bir gaz sensörü yakında piyasaya sunulabilir.

Bu cihaz, mevcut giyilebilir sensörler için önemli bir gelişmedir çünkü kendi kendini ısıtabilen, bu sayede de hassasiyetini artıran bir mekanizmaya sahiptir. Cihazın tekrar tekrar kullanılmasını ve iyileştirilmesini sağlar. Bu tip cihazlar için harici bir ısıtıcıya ihtiyaç vardır. Diğer giyilebilir sensörler temiz oda koşullarında pahalı ve zaman alıcı litografi (nano veya mikro boyutta şekil oluşturma) işlemi gerektirir.

Pensilvanya Eyalet Üniversitesi malzeme bilimi ve mühendisliği bölümünden Huanyu Cheng  “İnsanlar algı duyusu için nanomalzemeleri kullanmayı seviyor çünkü yüzey-hacim oranları onları oldukça hassaslaştırıyor. Sorun, sinyal elde edebilmek için tellerle kolayca bağlantı kurulamayan, elektrotlara ihtiyaç duyan nanomalzemedir” diyor.

Cheng ve ekibi gelecekte biyomolekülleri, gazı ve kimyasalları tespit edebilen ve grafene benzeyen oldukça gözenekli bir yapıya sahip nanomalzeme oluşturmak için lazerleri kullanıyor. Ekip cihaz platformunun algılamayan bir bölümünde gümüşle kapladıkları bir dizi serpantin çizgisi yaratıyor.  Elektrik akımını gümüşe uyguladıklarında gaz algılama bölgesi daha büyük ölçüde bir elektrik direnci sebebiyle önemli ölçüde ısınır ve harici bir ısıtıcı ihtiyacını ortadan kaldırır. Serpantin hatları giyilebilir sensörler için cihazın esnemesine izin veren yaylar gibidir.

Bu çalışmada kullanılan nanomalzemeler indirgenmiş grafen ve molibden disülfür veya çinko oksit çekirdeğinin ve bakır oksit kabuğunun karışımından oluşan bir metal oksit kombinasyonunu içerir.

Cheng, “Genellikle makine atölyelerinde kullanılan bir karbondioksit lazeri kullanarak birden fazla sensörü kolayca üretebiliriz. Biz, karışık bir karışımın içinde farklı bileşenleri yeniden kodlayabilen ve elektronik koku algılayıcı gibi her birinin farklı bir molekülü tespit edebildiği yüzlerce sensör üretmek istiyoruz” dedi.

Araştırmacılara göre ABD Savunma Tehdidini Azaltma Ajansı sinirlere ve akciğerlere zarar verebilecek kimyasal ve biyolojik faktörleri tespit edebilen bu giyilebilir sensörlerle ilgileniyor. Ayrıca, tıbbi bir cihaz şirketi hasta sağlığı izlenimi, insan vücudundan gaz halindeki biyobelirteçlerin ve akciğerleri etkileyen çevre kirliliğinin tespiti için geliştirilen cihazların artışı için bu ekiple çalışıyor.

Cheng’in laboratuvarında çalışan doktora öğrencisi ve Journal of Materials Chemistry A’da yayımlanan makalenin yazarı Ning Yi, “Bu çalışmamızda araçlar tarafından üretilen azot dioksiti tespit edebilen cihazlar geliştirdiğimizi kanıtladık.  Azot dioksit ile birlikte asit yağmurlarına sebep olan sülfür dioksiti de tespit edebiliriz. Tüm bu gazlar endüstriyel güvenlik için bir problem olabilir” dedi.

Araştırmacılar bir sonraki adımlarında yüksek yoğunluğa sahip diziler oluşturmak, sinyalleri geliştirmek ve sensörleri daha seçici hale getirmek için bazı fikirleri uygulayacaklarını söylüyor. Bu, platformdaki her bir molekülün farklı sinyallerinin algılanabilmesi için makine öğrenmesinin kullanımını içerebilir.

Kaynak: phys.org

Author

17 Aralık 1995'te Viyana'da doğdum. Eğitimime Türkiye'de başladım ve şu anda İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Kimya bölümü son sınıf öğrencisiyim. Kimya alanındaki gelişmeleri ve imkanları yakından takip ediyorum ve bu alanda çeşitli kongrelere, konferanslara ve seminerlere katılıyorum. Bir konuda her şeyi bilmek yerine her konudan bir şey bilmeyi ve öğrenirken öğretmeyi amaç edindim, bu amaç sayesinde de İnovatif Kimya Dergisi'nde çeviri yapmaya başladım.