Süper kahraman olmaya hazır mısınız?

İki Türk bilim insanı, giyilebilir sensör teknolojisinde şimdiye kadar karşılaşılan tüm sorunları çözen bir çalışmaya imza attı.

İki Türk bilim insanı; İTÜ Tekstil Teknolojileri ve Tasarımı Fakültesi Araştırma Görevlisi Özgür Atalay ve Marmara Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Tekstil Mühendisliği Öğretim Üyesi Dr. Aslı Atalay, giyilebilir sensör teknolojisinde şimdiye kadar karşılaşılan tüm sorunları çözen bir çalışmaya imza attı. Harvard Üniversitesi’nde yaptıkları çalışmalarıyla ses getiren bilim insanlarından Özgür Atalay ile konuştuk.

İki genç Türk bilim insanı, tekstil alanında çığır açacak bir yeniliğe imza attılar. İTÜ Tekstil Teknolojileri ve Tasarımı Fakültesi Araştırma Görevlisi Özgür Atalay ve Marmara Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Tekstil Mühendisliği Öğretim Üyesi Dr. Aslı Atalay, Harvard Üniversitesi’nde yaptıkları doktora sonrası çalışmalarda, vücut yapısıyla uyumlu, yüksek uzama ve esneme yapısına sahip giyilebilir sensör teknolojisi geliştirdiler.
Felçli hastalara hareket kabiliyeti sağlamaktan sağlık kontrolüne ve spor eğitimine pek çok alanda kullanım potansiyeli olan bu yeniliği Özgür Atalay’a sorduk.

Dr. Aslı Atalay ile Harvard Üniversitesi’nde doktora sonrası çalışmalarınız sırasında vücut yapısıyla uyumlu, giyilebilir sensör teknolojisi geliştirdiniz. Çalışmanız çok da ses getirdi. Bu nasıl bir teknoloji? Tekstile nasıl uygulanıyor?
Geliştirdiğimiz, bir akıllı tekstil ürünü. Akıllı tekstiller veya elektronik tekstiller, insan vücudu ve çevresel uyarılara cevap verebilen esnek tekstil yapıları. Artık elektronik tekstillerin algılama kapasitesini, özellikle insan vücudunun bazı fizyolojik parametlerinin ölçülmesi için kullanabiliyoruz. Bu parametreler genel olarak solunum sayısı, vücut sıcaklığı, kalp ritmi olarak gruplandırılabilir. Bunların yanı sıra insan vücudunun eklemsel hareketleri de elektronik tekstiller sayesinde gözlemlenebiliyor. Bu sayede alınan geribildirimi, insan vücut kinematiğini anlamak ve bu bilgiyi giyilebilir robotların optimizasyonu ile çeşitli kontrol mekanizmaları oluşturmak için kullanabiliyoruz. Dolayısıyla geliştirilen tekstil bazlı yumuşak sensörlerin insan hayatını kolaylaştıracak giyilebilir sistemlerdeki öneminin büyük olacağı açık. Bizim yapmış olduğumuz çalışmaya gelirsek; ürettiğimiz sensör teknolojisi, iletken kumaş yapılarının silikon bazlı, elektriği iletmeyen bir materyalle ayrılması ve bu doğrultuda kapasitif bazlı (iletken-iletken olmayan malzemeleri algılayan teknoloji), esnek, uzayabilen yapıların üretilmesine dayanıyor. Üretilen sensörler, insan vücut hareketlerinin ölçümünde ve yumuşak robotik giyilebilir yapılarda kullanılıyor. Çalışmanın en önemli adımı, geliştirilen üretim teknolojisiyle bir defada, çok ucuz maliyetle, birden çok miktarda yumuşak sensörün üretilmesi. Çalışma prensibine gelecek olursak, sensör yapısı uzama ve basınç etkisi altında lineer ve tekrarlanabilir bir şekilde kapasitans (bir cismin elektrik yükü depo etme yeteneği) değerini değiştiriyor.

Peki, böyle bir çalışma yapmak nereden aklınıza geldi? Sizi bu alana yönelten temel sorunuz neydi?
Aslında bu, bizim bu alanda gerçekleştirdiğimiz ilk çalışma değil. Ben ve Aslı Atalay giyilebilir sensörler konusunda yaklaşık 10 yıldır çalışıyoruz. Birimiz İTÜ, diğerimiz Marmara Üniversitesi adına bu alanda master ve doktora yapmak üzere yurtdışına gönderildik ve 2014 yılında Manchester Üniversitesi’nden “doktor” unvanı alarak yurda döndük. Türkiye’de kendi üniversitelerimizde bir yıl görev yaptıktan sonra doktora ertesi çalışmalar yapmak için ABD’ye, Harvard Üniversitesi’ne gittik. Orada da ilgi odağımız giyilebilir sensörler oldu.

Geliştirdiğiniz sensörler nasıl bir fark yaratacak?
Tekstil bazlı algılama teknolojisi, farklı yapıdaki ve tipteki sensörleri kapsamasına rağmen, bizim çalıştığımız uzama sensörleri daha farklı. Bu sensörler giyilebilir sağlık durumu izleme, robotik sistemler, vücut kinematiği analizi ve spor eğitiminde önemli yer tutuyor. Çünkü geleneksel yapıdaki uzama sensörlerinin çok düşük uzama seviyelerinde (mikro seviyelerde) çalışması, yüksek uzama ve esneme seviyelerine gerek duyulan bu tür tekstil uygulamalarında kullanılmalarını imkânsız kılıyor. Bu nedenle, biraz önce saydığım tüm uygulama alanları için tekstil yapılı uzama sensörleri, sistem açısından kritik bir öneme sahip.
Bunun dışında, elektro-tekstil yapısının algılama özelliğine sahip kısmı da tekstil ürününe benzer mekanik ve fiziksel özellikler gösterdiği için yapının konfor özelliği, sert elektronik parçalar kullanılan sistemlere göre önemli ölçüde artıyor. Bir diğer önemli nokta da yıkanabilme özelliğine sahip olması. Algılama bölgesi de tekstil yapılı olduğu için yıkamasında bir sakınca yok.

Seri üretim mümkün olacak mı?
Üretilen sensörlerin seri üretimi, performans devamlılığı ve düşük maliyetle kolayca üretimi mümkün. Yani giyilebilir sensör teknolojisinde şimdiye kadar karşılaşılan tüm sorunları çözen bir çalışma bu.

Serviste unutulan çocuk sendromuna son
Kimlerin kullanacağını düşünerek tasarladınız?
Üretilen sensörler geri bildirimin gerekli olduğu her alanda kullanılabilir. Bundan sporcular, normal bireyler, eğlence, medikal sektörü yaralanabilir.

Bu sensörler tam olarak neler yapıyor? Ne işe yarıyorlar?
Mekanik etkiyi elektriksel çıktı olarak veriyor. Yani vücut hareketleri sonucu sensörde bir elektriksel değişim oluyor. Biz de bu elektriksel değişim ile vücut hareketleri arasında bir korelasyon bularak, bu değişimleri gözlemleyip kaydedebiliyoruz. Sensör ayrıca diğer yüzeylerle etkileşimimizde de kullanılabiliyor. Örneğin; sensörümüzü basınç sensörü olarak kullandığımızı ve bu sensör yapısını okul taşıtı koltuklarına entegre ettiğimizi düşünelim. Buradaki sensör bize koltukta oturan olup olmadığının bilgisini verebilir. Cep telefonu aplikasyonu geliştirip bu bilgiyi oraya yollayabiliriz. Böylelikle okul taşıtlarında unutulan çocukların önüne geçebiliriz.

Vücutla nasıl uyum sağlıyor? Sağlığa zararlı olma ihtimali var mı? Biliyorsunuz uzmanlar cep telefonlarını bile vücudumuza yakın taşımamamız gerektiği konusunda uyarıyorlar.
Bu sensörlerin vücuda zararlı olma ihtimali yok. Şöyle ki, sensör yapısı gümüş kaplı kumaş ve silikon malzemeden oluşuyor. Sensörlerin zararlı olması bir yana, gümüş kaplı kumaşlar anti-bakteriyel özellikleri nedeniyle ayrıca tercih ediliyor.

Bu alanda farklı çalışmalar da var bildiğim kadarıyla. Mesela Google’ın Project Jaquard’ı gibi. Sizin çalışmanızın diğerlerinden farkları neler?
Aslında dünya genelinde özellikle Avrupa ve ABD özelinde bu konuyla ilgili çalışmalar çok yoğun bir şekide devam ediyor. Bizim geliştirdiğimiz teknoloji güvenilir sonuçlar veren sensörlerin istediğimiz miktar, şekil ve ebatta kolay ve hızlı bir şekilde üretilmesine olanak verdi.

Aranan katma değer bulundu mu?
Üretimi konusunda herhangi bir girişiminiz oldu mu? Üretici firmalardan sizinle temasa geçenler var mı?
Akademiden beraber proje yapmak isteyenler çıktı ve bu alanda işbirliklerimiz oluşmaya başladı. Size şöyle söyleyebilirim: Üretmiş olduğumuz sensöre benzer bir ürün, yurtdışında yaklaşık 1000 dolardan satılmakta. Yurtdışındayken birkaç yabancı firma temasa geçti, ancak yurda döneceğimiz için bu konuyla ilgilenemedik.

Giyilebilir sensör teknolojisinin geleceği hakkında ne düşünüyorsunuz?
Bununla ilgili öncelikle şu bilgiyi vereyim: Özellikle son 10 yılda gerek Avrupa Birliği projeleriyle (Myheart, ProeTEX, Stella, Biotex, Harken), gerekse bazı özel sektör kuruluşlarının katkılarıyla akıllı tekstillerin gelişimi ve üretimi için yoğun bir faaliyet içerisine girilmiş durumda. Bu yoğun çaba, sektörle ilgili rakamlara da yansıyor. Transparency Market Research tarafından hazırlanan rapora göre, giyilebilir elektroniklerin pazar büyüklüğü 2014 yılında 700 milyon dolar civarındayken, 2023 yılında 7 milyar 730 milyon dolara çıkması bekleniyor. Ülkemiz tekstil ve konfeksiyon sektörü,  2016 yılı verilerine göre yıllık 16 milyar 965 milyon dolarlık ihracatla  otomotiv endüstrisinden sonra ikinci sırada geliyor. Tekstil ve konfeksiyon sektörünün ihracat içerisindeki güçlü konumunu koruması ve artırması için katma değeri yüksek ürünlere ihtiyacı var. Bu tarz ürünlerin geliştirilip üretilmesi ise geleneksel tekstil ve konfeksiyon ürünlerinin üretiminden farklı olarak yoğun bir Ar-Ge sürecine gereksinim duyar. Bu alanda yapılacak yatırımların ve çalışmaların, hem bu alanda yetişmiş insan gücüne hem de ortaya çıkacak olan sonuçların sanayiyle paylaşılıp katma değeri yüksek ürünlerin geliştirilmesine katkı sunacağı yadsınamaz.

Sonunda hepimiz birer süper kahramana dönüşecek miyiz?
Biliyorsunuz, Aslı Atalay ile doktora sonrası çalışmalarımız sırasında Harvard Üniversitesi’nde bulunduk. Buradaki çalışmalar, insan vücudunun dayanıklılığını artırmak ve fiziksel engeli bulunan kişilere hareket kabiliyetini geri kazandırmak amacıyla giyilebilir yumuşak dış iskeletler (giyilebilir robotlar) yaratmaya  yoğunlaşmıştı. Geliştirilen bu sistemler özellikle omurilik hasarı olan hastaların tekrar yürümesine veya el ve omuz fonsiyonlarını yeniden kullanmalarına yardımcı olmayı amaçlamıştı. Ama tabii bu çalışmalar, sağlıklı bireylerin performansını artırmaya yönelik olarak da düşünülebilir. Bundan dolayı süper kahramanların bugün olmasa da, yakın gelecekte görülmesi kuvvetle muhtemel.
Ben de İstanbul Teknik Üniversitesi’ndeki çalışmalarıma bu yönde devam ediyorum. Şunu açık yüreklilikle söyleyebilirim ki, Türkiye’ye döndükten sonra üniversitemizde çalışmalarımı sürdürebilmek için gerekli işbirliğini ve gerekli ortamı buldum. Kimbilir, süper kahramanları belki ilk biz yaratırız.