Giyilebilir Sensör Konuşamayan ALS Hastalarına Yardımcı Olacak

İçlerinde Türk bilim insanı Canan Dağdeviren’in de olduğu MIT ( Massachusetts Institute of Technology )’ deki araştırma grubu, ALS olarak bilinen Amyotrofik Lateral Skleroz olan insanlar için tasarladıkları giyilebilir sensör projesini tamamladı. Hastanın yüzüne takılabilen ve seğirme veya gülümseme gibi küçük hareketleri ölçebilen, gerilebilir, cilde benzer bir cihaz tasarlandı. Gelin projenin detaylarını hep birlikte okuyalım.

A- A+

15.11.2020 tarihli yazı 8228 kez okunmuştur.

Genel Olarak ALS

Motor nöronların zamanla %80’ini öldürerek sinir sistemini felç eden ancak beynin zihinsel faaliyetlerine dokunmayan bu hastalığa yakalananlar yavaş yavaş kaslarını kontrol etme becerilerini ve devamında genellikle konuşma yeteneklerini kaybederler ve bu durum iletişim kurmalarını zorlaştırır.

Projenin Esin Kaynağı Hawking

Projenin çıkış noktasından biraz bahsetmek gerekirse; Harvard Genç Akademi üyeliğine seçilen ilk Türk bilim insanı, fizik mühendisi Dr. Canan Dağdeviren ve ekibinin ALS hastası ünlü fizikçi Prof. Stephen Hawking’ i 25 Nisan 2016 yılında Harvard’ da ağırlaması sonucu ortaya çıktığı görülür. Dağdeviren: “ O sırada fark ettim ki ALS hastalarının bir cümleyi kurabilmesi için çok vakit harcaması gerekiyor ve yoruluyorlar. Hawking’ i misafir ettiğimiz gece bu projeyi yapmaya karar vermiştim. Geçen günlerde ise kendi Facebook hesabından şunları paylaştı :”...Yaklaşık 1 yıl sonra MIT den kendi araştırma grubumu kurmak için teklif almış ve öğrencilerimle bu hayalimi paylaşmıştım. Çok güzel yorulduk. Harika ALS dostlarımız üzerinde denemeler yaptık. ALS hastalarının daha hızlı konuşmasını sağlayacak aletimizi tamamladık.”

Dağdeviren, o anlara ait bir fotoğrafı Twitter hesabından "Hayatımın kahramanlarımdan birine ev sahipliği yapmak gerçekten olağanüstüydü" notuyla paylaşmıştı.

Hastalar, böyle bir sensör kullanarak "Seni seviyorum" veya "Açım" gibi çeşitli duyguları iletebilirler. Cihaz tarafından ölçülen ve yorumlanan iki örnekte ki küçük hareketlere sahip olan duyguları karşı tarafa aktarabilirler. MIT’nin tasarladığı bu sensör incedir ve herhangi bir cilt tonuna uyacak şekilde makyajla gizlenebilir, bu da onu göze çarpmaz hale getirir. Araştırmacı Canan Dağdeviren, sensörün esnek, yumuşak, tek kullanımlık, hafif ve neredeyse görünmez olduğunu söylüyor.

Araştırmacıların bir diğer amacı, ALS hastalarının hacimli ekipman gerektirmeden iletişim kurmasını kolaylaştıran ekipman oluşturmaktı. 2018'de vefat eden Hawking, yavaş ilerleyen bir ALS formundan muzdaripti. Yanağındaki seğirmeleri algılayabilen ve bir imleci harflerin satır ve sütunlarında hareket ettiren kızılötesi bir sensör kullanarak iletişim kurabiliyordu. Etkili olsa da, bu işlem zaman alıcı olabilir ve büyük ekipman gerektirebilir.

►İlginizi Çekebilir: Sinir Ağı Çipi Resimleri Ne Kadar Hızlı Tanıyabilir?

Tasarladıkları sensörler, ince bir silikon filmin içine yerleştirilmiş dörtlü piezoelektrik sensör kullanıyor. Her sensör alüminyum nitrürden yapılmıştır ve cildin mekanik deformasyonunu algılayabilir ve bunu ölçülebilen bir elektrik voltajına dönüştürebilir. Ayrıca araştırmacılar ayırt edilebilir ifadeler (gülümseme, açık ağız ve büzülmüş dudaklar) arasında ayrım yapman makine öğrenme algoritması geliştirmek için de cilt deformasyonlarının ölçümlerini kullandılar. Sensör, biri erkek ve biri kadın olmak üzere iki ALS hastasıyla test edildi ve üç farklı yüz ifadesini ayırt etmede %75 doğruluk oranı elde ettiler. Sağlıklı deneklerle ise bu oran %87 oldu.

Digital Image Correlation (DIC)

Sensörü yerleştirmek içinse en kullanışlı yerleri seçmelerine yardımcı olacak sağlıklı gönüllüler üzerinde dijital görüntüleme korelasyonu (DIC) adı verilen bir işlem kullandılar. Yüze rastgele bir siyah-beyaz benek deseni çizdiler ve ardından denekler gülümsemek, yanak seğirmek veya belirli harflerin şeklini ağzına almak gibi yüz hareketleri yaparken birden fazla kamera ile bölgenin birçok görüntüsünü çektiler. Görüntüler, tek bir alanda yaşanan gerilme miktarını belirlemek için küçük noktaların birbirine göre nasıl hareket ettiğini analiz eden bir yazılım tarafından işlendi. Araştırmacılar, deneklere çeşitli yüz hareketleri yaptırdı ve yüzün her bir kısmının gerinim haritalarını oluşturdu. Gerinim haritaları, araştırmacıların cihazlarını yüze yerleştirmek için doğru gerinim seviyesini nerede bulabileceklerini belirlemelerine yardımcı oldu.

Sensörde kullanılan bileşenler kolayca toplu olarak üretilir ve maliyetin cihaz başına yaklaşık 10 ABD doları olduğu tahmin edilmektedir. Araştırmacılar bu teknoloji için bir patent başvurusunda bulundular ve şimdi bunu ek hastalarla test etmeyi planlıyorlar. Ayrıca bu sensörlerin, hastaların iletişim kurmasına yardımcı olmanın yanı sıra, bir hastanın hastalığının ilerlemesini izlemek veya aldıkları tedavilerin herhangi bir etkisi olup olmadığını ölçmek için de kullanılabilir olduğunu düşünüyorlar.