Terimizle Birleşen Teknoloji Sağlığımız Hakkında Ne Söylüyor?

28 Ocak 2016’da Nature adlı bir bilim dergisinde bir makale yayımlandı. Kısa sürede çokça yankı uyandıran bu makalenin neden bu kadar ilgi topladığını gelin birlikte inceleyelim.

                           Resim 1. Ali Javey'in cihazı anlattığı "A sweat sensor to monitor your health" 

                                   videosundan alınmıştır. Esnek sensör yapısı gösterilmektedir.

Kaliforniya Üniversitesi’nde Bilgisayar ve Elektrik Mühendisi Profesörü Ali Javey makaleye katkıda bulunmuş aynı zamanda Javey Stanford Üniversitesi Tıp Okuluaraştırmacıları ile beraber bu araştırmayı yürütmüştür. Makaleye eşit katkıda bulunan yazarlar Sam Emaminejad UC-Berkeley ve Stanford’da ve Wei Gao’ da UC-Berkeley’de doktora sonrası araştırmacı olarak çalışmalarına devam etmektedir. Yazarlardan bir diğeri ise, Stanford Genom Teknoloji Merkezi’nin direktörü, Biyokimya ve Genetik Profesörü Ronald W. Davis’tir. Makalenin tüm yazarları bu kadar olmamakla birlikte yazının devamında geçecek isimlerin kim olduğuna dair bir fikir oluşturması adına bu kısmın yazılması gerektiğini düşündüm.

Yukarıda ismi geçen bilim insanları ve arkadaşları terin kimyasal yapısındaki gerçek zamanlı değişimleri analiz eden bir alet geliştirdiler. Bu aleti diğerlerinden ayıran özelliği ise esnek-plastik sensörlere sahip olmasından dolayı bileğe veya bant şeklinde alına kolaylıkla takılabilir ve bunun sayesinde de gerçek zamanlı olarak terdeki kimyasal yapının ölçülebilir olmasıdır. Ayrıca, akıllı bileklik veya bantta bulunan kablosuz esnek PCB sayesinde analiz sonuçlarını akıllı telefonunuza direkt iletilebilmektedir.  Bu esnek plastik parçalar ile vücuttaki değişimlere erken bir uyarı sağlanabilir.

  Resim 2. UC Berkeley'de Wei Gao tarafından çekilmiştir. 

     Giyilebilir akıllı bilekliğin kullanımı gösterilmektedir.

Giyilebilir elektronik sensörlerin geliştirilmesini sağlayan Javey;  “Gerçek zamanlı bilgi verecek onay ve red mekanizması olan; ilaç alımı gerektiğinde, susuz kalındığında ve su içilmesi gerektiğinde devreye girecek bir alarm mekanizması oluşturulabilir.”  olduğunu vurgulamaktadır.

Diğer invasif olmayan ter biyosensörleri ya bir seferde sadece tek bir molekülü görüntüleyebilir ya da ısı etkileri için  ayarlanabilen sinyal işleme eksikliği ya da farklı moleküller arasında etkileşimi gösterebilir. Deriye bağlanan ve ter metabolitlerini ve elektrolitlerini doğru bir şekilde ölçen ve ten ısısı temel alınarak okumaları ayarlayabilen  “ter analizi sistemi” bu yeni cihaza tümüyle entegre edilmiştir ve terli gönüllüler üzerinde test edilmiştir. Gelecekte, bu tür giyilebilir biyosensörler hararete, su kaybına, yorgunluğa ve diğer sağlık problemlerine karşı hastaları ve sporcuları uyarabilir olacağı düşünülmektedir.

Giyilebilir teknolojide biraraya konulmuş heyecan verici gelişmeler şunları içermektedir; glukoz, laktat, sodyum, potasyum vevücut ısısı ölçülmektedir.  Ter bu sensörler ile birleştiğinde sensörler artmış ve filtrelenmiş elektrik sinyalleri üretir ve daha sonra ten ısısı kullanarak ayarlanır.  Bu konu hakkında Javey; “Elektrokimyasal sensörler ısıya karşı çok hassastır ve terlediğimizde ten ısısı sık sık değişebilir.” diyor.  Son olarak da, veriler kablosuz olarak akıllı telefonlara iletilir.

        Resim 3. "A sweat sensor to monitor your health" videosundan alınmıştır.

Laboratuvar ortamında sensör uygulaması yapıldığı gösterilmektedir.

         Resim 4. "A sweat sensor to monitor your health" videosundan alınmıştır.
Sensör ve devre kartının bir arada olduğu görülmektedir.

       Resim 5. "A sweat sensor to monitor your health" videosundan alınmıştır.

     Kablosuz olarak akıllı telefonlara sonuçlarının aktarıldığı gösterilmektedir.

Ne sensör ne de devre kartı kendiliğinden çalışmış olamaz. Javey diyor ki; “Her teknolojinin güçlü ve zayıf yönleri vardır. Sadece silikon entegreli devreleri kullanmış olsaydık, bu çalışmaların uygulanabilirliği olmayacaktı. Silikon entegreli devreler ten ile iyi bir temas için çok küçük ve çok katı (sert, esnemeyen). Hissetme parçasından dolayı silikon kullanmak gerçekçi değil.”

Diğer bir yandan, esnek entegreli sensör dizilimi vücuda uyumlu olan büyük bir alan üzerine basılmış olabilir. Bu harika bir sensör ama ölçüm yapma, sinyal işleme ya da iletim için iyi değil. Birlikte, bu iki teknoloji karşılıklı olarak birbirini tamamlar ve hafif biyosensör oluşturur.

Bu cihaz araştırmanın yeni alanlarını geliştirebilir. Davis’in de dediği gibi; "Sürekli insan populasyonunun gerçek-zamanlı görüntülemesi ile kişiye özel ilaç ortaya koyabilmek için ve klinik odaklı araştırmalara öncülük edebilen patternler için toplu veriler bulabileceğiz."

Emaminejad şunu da ekliyor; “Bu cihazın yapısı sağlığımız hakkında bazı şeyleri gösteriyor ve kendisinden ter hakkında çok şey öğreneceğiz.”

Zamanla, araştırmacılar vücudumuzda ne olduğuna dair daha derin resmi oluşturabilen daha fazla sensörleri birleştirebilmeyi umut ediyor. Ayrıca Javey öne sürülen şu araştırmaya dikkat çekiyor; terdeki belirli biyomarkerlar  depresyon ile insandaki semptomlar ile ilişkilendirilebilir.

Ve ekliyor;  "Diğer kimyasallardan yola çıkarak bir bireyin akıl sağlığı hakkında bilgi verebiliriz."

Teknolojideki bu gelişmelerin bize neler sağlayacağını zamanla öğreneceğiz. Günümüzde kişisel ilaç geliştirilmesine odaklanan bilim insanları umuyoruz ki birçok hastalığın tedavisini bulmuş olacaklar. Kullanılabilirliği böylesine kolay olan biyosensörlü bilekliğin daha da geliştirilmesi beklentisiyle,
Bihter

Doğrudan yazıyı tıklayarak makale ve videoya ulaşabilirsiniz.

Makalenin Orijinali: “Fully integrated wearable sensorarrays for multiplexed in situ perspiration analysis”

Kaynaklar: 

"Wearable Sweat Sensor Paves Way for Real-Time Analysisof Body Chemistry"

"Sweating for science"

"A sweat sensor to monitor your health"