Kendi kendini birleştiren esnek çip geliştirildi

Giyilebilir sağlık cihazları, tıbbi implantlar ve insan-makine etkileşimli otomasyon sistemlerinde kullanılan sabit donanım mimarilerine alternatif oluşturabilecek yeni bir teknoloji geliştirildi. Japonya’daki Kyushu Üniversitesi Bilgi Bilimi ve Elektrik Mühendisliği Fakültesi araştırmacıları, otomatik olarak bağlanabilen, ayrılabilen ve kendisini yeniden monte edebilen ince film tabanlı yeni bir 'kinetik elektronik' sınıfı tasarladı. Geleneksel esnek devrelerin ötesine geçen bu yaklaşım, bağımsız elektronik modüllerin ihtiyaç halinde bir araya gelerek daha karmaşık sistemler oluşturmasına ve görev tamamlandığında otonom biçimde ayrılmasına imkân tanıyor.

SABİT DEVRELERDEN HAREKETLİ MODÜLLERE

Küresel pazardaki giyilebilir cihazların büyük bölümü sabit ve tek parça bloklar halinde üretiliyor. Kyushu Üniversitesi’nden Doç. Fumihiro Sassa ve ekibi ise hareket edebilen, birbirleriyle iletişim kurabilen aktüatör ve devrelerden oluşan ince film sistemleri üzerinde çalışıyor. Geliştirilen yöntem, bağımsız devre modüllerinin harici bir donanıma ihtiyaç duymadan elektromekanik bir kenetleme mekanizmasıyla birbirine bağlanmasını sağlıyor. Bu yapı sayesinde modüller yalnızca fiziksel olarak birleşmekle kalmıyor, aynı zamanda aralarında kesintisiz elektriksel bağlantı da kurulabiliyor.

İKİ PLASTİK KATMANLA BÜKÜLME HAREKETİ

Teknolojinin temelini akıllı malzeme mühendisliği ile termal genleşme prensipleri oluşturuyor. Araştırma ekibi, cihazın elektrik devrelerini polipropilen ve poliimidden üretilen özel bir aktüatör katmanıyla birleştirdi. Katman içine yerleştirilen altın mikro ısıtıcı film devreye girdiğinde, iki plastik malzeme farklı oranlarda genleşiyor. Bu farklılık, modülün komut üzerine istenen yöne doğru bükülmesini sağlıyor. Bükülme hareketiyle modüller birbirlerinin üzerine kancalanabiliyor veya pençe benzeri yapılar aracılığıyla fiziksel olarak kenetlenebiliyor. Böylece sistem, ayrı parçaları tek bir mekanik ve elektriksel yapı içinde bir araya getirebiliyor.

ELEKTRİK KESİLDİĞİNDE BAĞLANTI KORUNUYOR

Deneysel çalışmalarda tek düzlemli prob montajı ve ayrılma modülü olmak üzere iki farklı sistem konfigürasyonu başarıyla test edildi. Platform, bağımsız modüller arasında mekanik bağlantı ile elektriksel iletkenliği eş zamanlı olarak kurabildi. Sistem, 5 ila 12 volt arasında değişen düşük bir çalışma gerilimiyle kullanılabiliyor. Prob mekanizması, kenetlenme sırasında 1,1 watt güç tüketimiyle 10 milimetre düzeyinde deformasyon sağlayabiliyor. Ayırma modülü ise ortalama 0,43 watt çalışma gücü tüketirken 6,1 milinewton, yani 618 miligram-kuvvet düzeyinde maksimum tutma kuvvetini koruyor. Platformun öne çıkan özelliklerinden biri de entegrasyon tamamlandıktan sonra elektrik tamamen kesilse bile mekanik kilitlenme ile elektriksel sürekliliğin bozulmaması oldu. Böylece sistem, bağlantıyı korumak için sürekli enerjiye ihtiyaç duymuyor.

TIP VE YUMUŞAK ROBOTİKTE KULLANILABİLECEK

Henüz erken geliştirme aşamasında bulunan kinetik elektronik platformunun tıp teknolojileri ve biyomedikal donanımlarda kullanılması planlanıyor. Teknolojinin ilerleyen dönemde vücut üzerinde biçim değiştiren ve farklı hayati bulguları takip eden akıllı tıbbi sensörlerde, dar alanlardan veya damar içi yapılardan geçebilen yeniden yapılandırılabilir yumuşak robotlarda ve hasar gördüğünde kendisini otonom biçimde onarabilen parçalı devrelerde değerlendirilmesi hedefleniyor. Doç. Fumihiro Sassa, projenin nihai amacının canlı organizmalar gibi çevreye uyum sağlayabilen, kendi kendini monte edebilen ve otonom onarım yeteneğine sahip donanımlar geliştirmek olduğunu belirtti. Bu yaklaşımın makineler ile biyolojik sistemler arasındaki sınırları azaltması amaçlanıyor.