Piezoelektrik metamateryal kan basıncı sensörü

Sürekli kan basıncı izlemesi, kardiyovasküler hastalığın erken başlangıcının tespit edilmesine ve kişisel sağlık durumunun değerlendirilmesine olanak tanır. Geleneksel piezoelektrik kan basıncı izleme teknikleri, iyi dinamik tepkileri nedeniyle biyosinyalleri algılama yeteneğine sahip olmasına rağmen, güç tüketimi konusunda ciddi dezavantajlara sahiptir, bu da kan basıncı sensörlerinin işleyişini sınırlar. Piezoelektrik malzemeler, öz-enerjili kan basıncı sensör tepkilerini artırmak için kullanılabilese de, piezoelektrik elemanın yapısı daha yüksek bir çıkış gerilimi elde etmek için değiştirilebilir. Burada, kan basıncı sensörlerinde piezoelektrik meta malzemeler üzerine bir yapısal çalışma sunulmakta ve çıkış gerilimleri hesaplanarak diğer mimarilerle karşılaştırılmaktadır. Ardından, metamalzeme tasarım alanına göre optimal tasarım elde etmek için bir Bayesyen optimizasyon çerçevesi tanımlanmıştır. Makine öğrenimi algoritmaları, bir simüle edilmiş veri kümesine regresyon modelleri uygulamak için kullanılmış ve temel parametreler için 2D harita görselleştirilmiştir. Son olarak, 3D dokusal deri modeli içinde arter damarının iç yüzeyine zamanla değişen bir kan basıncı uygulanmış ve farklı metamalzemeler için çıkış gerilimi karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, tüm metamalzeme türlerinin normal kare şekilli piezoelektrik elemanlara kıyasla daha yüksek bir elektriksel potansiyel üretebildiğini ortaya koymuştur. Bayesyen optimizasyon, petek hücreli metamalzemelerin çıkış gerilimi üretmede en iyi performansa sahip olduğunu göstermiş, bunun makine öğrenimi algoritmalarıyla elde edilen regresyon modeli analizine göre doğrulanmıştır. 3D deri dokusu modelinde zamanla değişen kan basıncının simülasyonu, Bayesyen optimizasyon süreci tarafından önerilen tasarımın, geleneksel kare şekilli piezoelektrik elemanınkinden iki kat daha büyük bir elektriksel potansiyel üretebildiğini ortaya koymuştur.