Güneş Enerjisi İle Çalışan ve Cilde Yapışan Kalp Monitörü Geliştirildi

Bilim insanları güneş enerjisinden güç alan, cilde yapışarak işlev gören ve kalp monitörizasyonu için kullanılabilecek organik ve ultra esnek bir sensör geliştirdiler.



Doğrudan insan derisine veya dokuya yerleşebilen ve kendi kendine çalışan cihazlar, tıbbi uygulamalar için büyük bir potansiyele sahip. Bu tip cihazlar, gerçek zamanlı olarak kalp ve beyin fonksiyonunlarını görüntülemek için kullanılabilirler. Fakat bataryaların çok yer kaplaması ve yetersiz güç desteği nedeniyle uzun süreli kullanılmaları henüz pek mümkün değil. Ayrıca elektrik kaynağından gelen gürültü interferansı oluşumu ve konfor kaybı nedeniyle de uzun süreli kullanıma uygun değiller. Şimdi bilim insanları bu yeni çalışmada biyolojik fonksiyonları ölçmek için kullanılabilecek elektrokimyasal transistör olarak adlandırılan organik bir duyusal cihazı, doğrudan organik güneş hücresine entegre ettiler. Çalışmaya tekstilde kullanılabilecek esnek bir fotovoltaik hücre geliştirerek başladılar ve cihazı kullanarak fareler ve insanlarda gün ışığında kalp atım sayısını ölçebildiler. 



Bu tür cihazlar için temel ihtiyaç kesintisiz ve yeterli bir enerji kaynağı. Araştırmacılar yaptıkları çalışmada solar hücreler üzerinde nano-yüzey aralığı kullanarak yüksek foto-çevrim verimi(PCE - photo-conversion efficiency) ve bağımsız ışık açısı sağladılar. Bu sayede yüzde 10.5'lik bir PCE'ye ve gram başına 11.46 watt gibi yüksek bir güç-ağırlık oranına ulaşılarak, organik fotovoltaiklerin silikon bazlı muadilleri ile rekabet edebilecek bir enerji verimi (%15 verim) elde edildi. 900 bükülmeden sonra sadece %25'lik bir verim kaybı yaşandı (%9.82'den %7.33'e), ki bu değer beklentilerin üzerinde idi.



Ürünü hayata geçirebilmek için organik elektrokimyasal transistörler, 1 mikron kalınlığında ultra ince organik solar hücrelere entegre edildi. Böylelikle farelerde kalp atımlarının cilt üzerinden kaydedilmesi sağlandı. Cihazın açık güneşli bir günde gölgedeki ışık şiddetine yakın olan 10.000lux ışık şiddetinde gayet iyi çalıştığı gözlendi. Ayrıca elektrik kabloları olmadığından cihaz benzerlerine kıyasla çok daha az gürültülü interferansına maruz kalıyor. 



Bu çalışmada RIKEN araştırma enstitüsü Tokyo Üniversitesi'nden araştırmacılarla işbirliği yaptı. RIKEN Acil Durum Bilimi Merkezi'nden Kenjiro Fukuda: “Bu, insan dokusuna yerleştirilebilen ve kendi kendine çalışan tıbbi izleme cihazları üretiminde atılmış güzel bir adım. Yaptığımız deneyler özellikle cihazın analog kısmı ile, yani cihaza güç veren ve ölçüm yapılan kısımlar ile ilgili. Esnek güç depolama cihazlarının yanı sıra başka cihazlar üretmek için de diğer ekiplerle işbirliği yapmaya devam edeceğiz. Bu alanda daha fazla çalışma, bu tür cihazların pratik hale getirilmesine de yardımcı olacaktır” diyor.  

Kaynak: https://www.sciencedaily.com