İmplant uygulamaları için biyo-uyumlu gerinim sensörlerinin tasarım, üretim ve karakterizasyonu

Kardiyovasküler hastalıklar, dünya genelinde önemli bir sağlık sorunu olmaya devam etmekte ve ileri teşhis ve tedavi araçlarına olan ihtiyacı vurgulamaktadır. Sol ventrikül gerinim analizi yoluyla sürekli kardiyak izleme, özellikle ameliyat sonrası sonuçların iyileştirilmesinde ve hastane tekrar yatış oranlarının azaltılmasında önemli bir potansiyel sunmaktadır. Bu çalışma, hassas ve uzun vadeli kardiyak izleme çözümleri için özel olarak tasarlanmış biyouyumlu yumuşak gerinim sensörlerinin tasarımı, üretimi ve karakterizasyonuna odaklanmaktadır. Direnç tabanlı ve kapasitif olmak üzere iki sensör tipi geliştirilmiştir. Direnç bazlı sensörler, gerinim ölçümünde uygulanabilirliği göstermiş, ancak döngüsel yükleme altında dayanıklılık sorunlarıyla karşılaşmıştır. Bu bağlamda, istikrar ve hassasiyet açısından üstünlük sunan tarak konfigürasyonlu kapasitif sensörler tasarlanmıştır. Polidimetilsiloksan ile enkapsüle edilen ve 25 µm bakır iletken elemanlarla üretilen kapasitif sensörler, tasarımında teorik olarak 0,228 pF'lik bir başlangıç kapasitansı sağlamış ve sırasıyla %5, %10 ve %15 gerinim altında 10, 20 ve 30 fF kapasitans artışları göstermiştir. Dayanıklılık testlerinde, sensörler 12 saat döngüsel gerinime maruz bırakılmış ve minimal başlangıç kayması ve tutarlı sinyal devamlılığı sergilemiştir. Ayrıca, kapasitif sensörler %25 gibi büyük gerinim genliklerinde stabil kalmış ve çeşitli kuvvetlere karşı basınç duyarsızlığı göstermiştir, bu da dinamik fizyolojik ortamlar için operasyonel güvenilirliği garanti etmektedir. ViVitro Superpump kullanılarak simüle edilmiş kardiyak koşullar altında yapılan karakterizasyon, sensörün düşük hacimsel değişiklikleri algılama ve bir kalp atışının farklı evrelerini doğru bir şekilde izleme yeteneğini doğrulamıştır. Bu bulgular, önerilen sensörlerin gerçek zamanlı telemetrik kardiyak izleme için yüksek hassasiyet, dayanıklılık ve biyouyumluluk sunduğunu göstermektedir. Bu çalışma, kardiyovasküler bakımı geliştirmeyi amaçlayan bir sonraki nesil implant edilebilir cihazlar için kritik bir temel oluşturmaktadır.