Tıbbi Uygulamalar İçin Sensör Seçimi Nasıl Yapılır ?

Sürekli büyüyen ve yaşlanan nüfusla birlikte otomatik izleme sistemleri gittikçe daha popüler hale geliyor. Bunun nedeni,bu sistemlerin düşük maliyetli olmasının yanı sıra tutarlı ve tekrarlanabilir olmasından kaynaklanıyor. Bu yazımızda tıp uygulamalarında kullanılan sensörlerin seçimini inceleyeceğiz.

A- A+

06.01.2019 tarihli yazı 8561 kez okunmuştur.

Sensör bazlı izleme cihazları hem hastanelerde hem de evlerde kullanılabilir. Uygulanması ve izlenmesi gereken parametrelerin açıkça anlaşıldığı sensörler daha çok tercih edilme sebebi olarak ön plana çıkmakta.

İmplante Edilebilir Sensörler

İmplante edilebilir sensörlerin küçük, hafif ve vücut kitlesiyle uyumlu olması gerekir. Bu sensörler ne kadar az güç gerektirirse o kadar iyidir ve zamanla bozulmamalıdırlar. İmplante edilebilir sensörler üretime geçmeden önce iki ila dört yıllık bir test süreci gerektirir. Bu süreç içerisinde implantasyon için geliştirilirler.

Güç gereksinimi, implante edilebilir sensörler için en büyük zorluklardan biridir. Güç olmadan çalışabilen sensörler idealdir, ancak bunlar piyasada nadir bulunmakta. Piezoelektrik polimer sensörler, küçük, güvenilir ve dayanıklıdırlar.

Bu sensörlerde load cell (yük hücresi) kullanılır. Bu nedenle titreşimi algılamak için güce ihtiyaç duyulmaz. Çünkü, hasta her hareket ettiğinde, sensör bir sinyal üretir. Örnek olarak bir kalp pilinde kullanıldığında, kalp pili bu sinyali alır ve kalbin istenen hızda atmasını sağlar. Sensör sinyali ,aktivitenin seviyesi ile doğru orantılıdır.

Böylece sensör yürüme, koşma veya diğer fiziksel aktiviteler gibi çeşitli aktiviteler arasında ayrım yapabilir. Örneğin, hasta dinleniyorsa, sinyal sıfır olacaktır ve kalp pili, kalbin en az oranda çalışmasını sağlar. Minyatür bir Piezo film sensörü, 0.15 inç uzunluğundadır.

İmplante edilmiş sensörler harici kaynaklardan da güç alabilirler.Örneğin, bir Radyo Frekansı (RF) enerji çubuğu , vücudun içinde bulunan bir sensörü çalıştırır. Bunun için sensörün yanına yerleştirilir.Sensör hastadan aldığı verileri RF bağlantısı aracılığı ile RF çubuğuna gönderir ve sonra hazırda bekleme moduna geri döner.

Kateterlerde Ve Vücut Boşluklarında Kullanılan Sensörler

Bu sensörler implante edilebilen sensörlere göre daha az risklidir.Tipik olarak bir kateterin ucundan uygulanırlar. Cerrahi prosedüre bağlı olarak, bu sensörlerin birkaç dakika veya birkaç saat çalışmaları gerekir. Harici kaynaklardan beslenebilirler.Örneğin kan akışını ölçmek için bir çift termistör kullanılır.

►İlginizi Çekebilir: Piezoelektrik Sensörler ve Modellenmesi

Bu iki sıcaklık sensörü ayrı bölgelerde konumlandırılır. Bu bölgeler sıcaklığı ve hacmi kontrol edilebilen bölgelerdir. Mesela kalbin farklı bölgelerine yönlendirilebilirler. Kan akış hızlarını ölçmek için kana soğuk sıvı verilir. Soğuk sıvı ile temas halinde, ilk sensör ikincisinden daha fazla soğur. Çünkü sıvı ikinci sensöre ulaşıncaya kadar,kan akışı sıvıyı ısıtır. Sonuç olarak,kan akışı, iki sensörün direnç değerlerinin farkı okunarak akış hızı hesaplanabilir. Bu termistörler harici güç gerektirmezler.

Kateter Ablasyon Sensörleri

Kateter ablasyonu, vücüda radyo dalgaları verilerek yapılan ritim bozukluğu tedavisidir. Kateter ucu RF enerjisi için bir kaynaktır ve ayrıca bir kuvvet sensörü (load cell) içerir. RF enerjisi, ablasyon işleminde ölü dokuları yakar.Hedef dokunun delinme olasılığını önlemek için kateter ucunun hedef dokuya uyguladığı kuvvetin maksimum değerleri aşmaması çok önemlidir.

Silikon MEMS Tabanlı Tek Kullanımlık Basınç Sensörleri

MEMS (Mikroelektro mekanik sistem) tabanlı basınç sensörleri, doğum sırasında kasılma basıncını ve sıklığını ölçmek için rahim içi basınç sensörlerinde kullanılır. Bu yöntem geleneksel kayışlardan daha güvenilirdir ve kritik durumlarda kullanılır. Bu sensörler uterus içerisine yerleştirilir ve amniyotik kesede bulunur. Sensör, bebek doğuma hazır olduğunda alınmaktadır.

Vücut Boşluğu Sensörleri

Bu sensörler vücut sıcaklıklarını ölçen oral ve rektal probları içerir. Bu sıcaklık sensörleri küçük ve sağlam olacak şekilde tasarlanmıştır ve hastanın organlarının iç katmanlarııyla temastan kaynaklanacak hasardan etkilenmemek için yumuşak bir kaplama malzemesi ile kaplanmıştır.

Mikro-Termalçift Sensörleri

Bu sensörler, hızlı ve doğru sıcaklık ölçümleri gerektiğinde kullanılır. Termalçift,iki farklı metal alaşımlarının birer uçlarının kaynatılmasıyla oluşur.Bunlar ısıyı farklı miktarda iletirler.Kaynatılan nokta sıcak uç olarak adlandırılır,diğer uçlar ise soğuk noktalardır ve sıcaklıkları genelde 0 C° ‘de tutulur.Termalçiftler sıcak uç ile soğuk uç arasındaki ısınma farkına bağlı olarak mv seviyelerinde gerilim üretir.

►İlginizi Çekebilir: Basınç Çeşitleri Kılavuzu

Sıvılara Maruz Kalan Dış Sensörler

Bu sensörler vücut sıvılarıyla temas halindedir. Fakat vücut dışından uygulanırlar. Bunun bir örneği tek kullanımlık kan basıncı sensörüdür (DPS). Bu sensörler, hastanın kan basıncını sürekli izlemek için cerrahi prosedürlerde ve yoğun bakım ünitelerinde (ICU'lar) kullanılır. Hastanın bilgileri, kan basıncı sensörü bir monitöre takılarak kaydedilir.

İlaç ve vücut sıvılarıyla temas eden başka bir sensör, anjiyoplasti balonlarının şişirilmesinde kullanılan sensördür. Anjiyoplasti, vücutta tıkanan damarları mekanik olarak açma işlemine verilen addır.

►İlginizi Çekebilir: Sağlığımızı İzleyen Tırnak Sensörü Geliştirildi

Basınç sensörü pompanın ucunda yer alır. Bu uygulamada, basınç sensörü, balonu şişiren veya söndüren basıncı takip eder. Çok fazla basınç uygulanırsa, balon patlayabilir ve hasta için ciddi komplikasyonlara neden olabilir.

Yazar: Nihal Kılınç

Kaynak:

►spectrum.ieee.org