UHAT-2015 / III. Ulusal Havacılık Teknolojisi ve Uygulamaları
Transkript
UHAT-2015 / III. Ulusal Havacılık Teknolojisi ve Uygulamaları
UHAT-2015 / III. Ulusal Havacılık Teknolojisi ve Uygulamaları Kongresi 23-24 Ekim 2015 Konak – İZMİR Şekil 4’ de otomatik kan basıncı ölçüm sisteminin blok diyagramıverilmiştir.Mikroişlemci kontrollü veri kayıt birimi, kompresör aracılığı ile kafı şişirmektedir. Kafın şişirilmesi ve sonrasında içindeki havanın boşaltılması ile birlikte otomatik olarak basınç değerleri sayısal veriye dönüştürülerek veri kayıt birimine iletilir.Günümüzde yeni tip kan basıncı ölçüm cihazları kablosuz bağlantı özellikleri dolayısıyla basit bir arabirim üzerinden Uçak Domain yapısına kolayca adapte edilebilecek yapıdadırlar. Şekil 4.Kan Basıncı Ölçüm Sistemi Pals Oksimetre (SpO2) Oksijen saturasyonu kandaki oksijene bağlanmış hemoglobinin toplam hemoglobineoranı olarak tanımlanmaktadır. Bu ölçüm, hemoglobinin oksijene olan doygunluğunu (saturasyon) yüzde olarak gösteren bir tekniktir. PalsOksimetri ölçümü yapan cihazlar, bir ışık kaynağıve fotodedektörden oluşmaktadır.Şekil 5’ de palsoksimetre ölçüm sistemin blok diyagramı görülmektedir. Burada iki tür hemoglobin arasındaki ayrımı yapabilmek ve toplam hemoglobin değeri için biri kırmızı (yaklaşık 660 nm) diğeri infrared (yaklaşık 940 nm) olmak üzere farklıdalga boyunda ışık yayan diod (led) ışık kaynaklar kullanılır. Sinyal işleme ve kontrol devresi iki dalga boyunun soğrulma hesaplamasını yaparak hemoglobinin oksijene doygunluğu bulmaktadır. Ölçüm değeri her kalp atımında yenilenmektedir (Moron ve ark. 2005). Şekil 5. PalsOksimetreölçüm sistemi Uçuş yüksekliğinin 15.000 feet üzeri çıktığı seyahatlerde kronik hastalar kadar sağlıklı yolcuların da hipoksiye maruz kalma riski artmaktadır. Özellikle uzun mesafe uçuşları sırasında PalsOksimetre ile kronik hastaların 154 UHAT-2015 / III. Ulusal Havacılık Teknolojisi ve Uygulamaları Kongresi 23-24 Ekim 2015 Konak – İZMİR izlenmesi seyahat sırasında yaşanabilecek olası tıbbi problemlerin teşhisi ve tedavinin yönetimi açısından önemli yarar sağlayacaktır. Günümüzde farklı firmalar tarafından üretilen cihazlar kablolu/kablosuz ağlara bağlanabilecek yapıdadır (Şekil 6). Şekil6. a)PalsOksimetre cihazı ve parmak probu b) Kablosuz PalsOksimetre cihazı ECG-Nabız Elektrokardiyogram (EKG) cihazı, kalp çalışması sırasında oluşan 1 mVseviyesinde elektriksel aktiviteyi algılayıp monitörizeetmektedir (Şekil 7). Sinyallerin genlikleri, süreleri ve tekrarlama sıklıkları kalbin fizyolojik durumu hakkındabilgi vermektedir. Kalpte oluşan elektriksel sinyal, EKG hasta kablosu ve elektrotlar yardımıylaalgılanır ve sinyal işleme devreleri tarafından yükseltilerek ekrana ve kağıt üzerine aktarılmaktadır. Şekil 7. Elektrokardiyogram (EKG) Ölçüm Sistemi Kapnograf Karbondioksit (CO2) kısmi basıncının, solunum sırasında havayolundan ölçülmesine kapnografi denir. İnvaziv olmayan bu yöntem ve cihaz ile hastanın solunumu hakkında anlık bilgi elde edilebilir. Verilen solunum havasının sonunda elde edilen maksimum değer End-Tidal CO2 (ETCO2) olarak isimlendirilir. 155 UHAT-2015 / III. Ulusal Havacılık Teknolojisi ve Uygulamaları Kongresi 23-24 Ekim 2015 Konak – İZMİR Şekil 8Kapnografi Ölçüm Sistemi (Kaynak: Çınar, 2011) Ölçümler kızılötesi (infrared-IR) spektrometre tekniği kullanılarak yapılmaktadır. Bu teknikte, kızılötesi ışık solunum gaz örneğinin içinden geçirilir ve fotodedektörle kaydedilir (Şekil 8). CO 2μm dalga boyundaki ışığı absorbe ettiği için bu dalga boyunda fotodedektör tarafından kaydedilen miktar, gaz örneğindeki CO2 yoğunluğu ile ters orantılı olur. Böylece CO2 ölçüm işlemi gerçekleştirilmektedir (Çınar. 2011).Bu cihaz ile yapılacak ölçümlerle uçuş esnasında hiperventilasyon, akciğer hipertansiyonu ve akciğer ödemi gibi rahatsızlıklara hızlı ve doğru müdaheleiçin önemli bilgiler elde edilebilecektir. Koagulametre Koagulometre kanın pıhtılaşma süresini ölçmek için kullanılan cihazdır (Şekil 9). Yüksek irtifada kanın pıhtılaşma eğilimi arttığı için koagulometre ile kanın pıhtılaşma süresinin ölçülmesi Hemofili gibi pıhtılaşma hastalıkları olan yolcuların durumu ve akut gelişen pıhtılaşma problemleri hakkında bilgi verecektir.Bu tür cihazlar pıhtılaşma zamanını çok kısa sürede ölçmektedir. Son yıllarda yeni mikrosensör teknolojisinin tıbbi cihazlarda kullanımı ile birlikte koagulametre cihazları ile yapılan pıhtılaşma testleri basit ve hızlı şekilde ölçülebilmektedir. Bu tip sensörlerin kullanıldığı taşınabilir koagulameter cihazlarda hastadan alınan kan örneğine tromboplastin adı verilen reaktif ile reaksiyona girmesinin ardından pıhtılaşmanın tamamlanmasına kadar geçen süre hesaplanmaktadır. Yeni nesil taşınabilir koagulametreler kablosuz ağ bağlantısına sahiptirler. Şekil 9.TaşınabilirKoagulometre Cihazları Kardiak Analizörü Kalp krizinin veya koroner sorunların tanısı elektrokardiyogram (EKG) analizi veya kandaki kardiyak değişkenlerin değerlendirilmesi ile yapılabilmektedir. Kandaki kardiyak değişkenlerinin düzeyleri kalp kas demetlerindeki hasar ile ilgiyi bilgi içermektedir.Ölçülen kardiyak değişkenlerden Miyoglobin ve Troponin düzeyleri kalp krizi risklerini ve kalp kas dokularındaki hasarlar için önemli göstergedir. Miyoglobin, oksijenin 156 UHAT-2015 / III. Ulusal Havacılık Teknolojisi ve Uygulamaları Kongresi 23-24 Ekim 2015 Konak – İZMİR kaslarda kalmasını ve işlevlerini yapmasını sağlar. Kalp krizi gibi kas hasarlarında büyük miktarda miyoglobin kana karıştığı için bu değer hızla yükselmektedir. Tıbbi cihaz üretici firmaları tarafındapoint of carecihaz grubunda üretilen kardiyak analizörleri 8-12 dakika aralığında sonuç vermektedir(Şekil 10). Şekil 10. Kardiyak analizörleri. Yapılan bir araştırmada uçuşta AED (AutomaticExternalDefibrillator) kullanım oranının %1.3 olarak bildirilmiştir (Peterson ve ark. 2013). Bu kapsamda uçuş esnasında kalp krizi geçirmiş ve AED kullanılan yolcuların kalp kaslarındaki hasar kardiyak analizörü ile kısa sürede belirlenip teletıp sistemi ile kuleye bilgi verilmesi,uçak acil iniş (diversion) durumunda havaalanı ve sonrasında yapılacak tedavinin doğru ve hızlı olması açısından oldukça önemlidir. 4.2 İletişim Teknolojileri Wi-Fi, Bluetooth, Kızılötesi (infra-red) ve USB gibi farklı özelliklere sahip teknolojiler hemen her alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Gömülü sistemlerin kablosuz ağlarla birlikte kullanımına yönelik yeni teknolojilerin geliştirilmesi teletıp alanında uygulamaların hızla yaygınlaşmasını sağlamıştır. Bu gelişmelerin diğer önemli bir sonucu ise uzaktan sağlık izleme sistemlerinin geliştirilmesidir (Binkley. 2003). Bluetooth ve Wi-Fi teknolojileri uçak navigasyon sistemlerinde kullanılmaya başlamıştır. Kablosuz Ağlar (Wi-Fi, Wireless - Fidelity) Kablosuz ağ standartları uluslararası bir kuruluş olan IEEE tarafından 802.X adlı standartlar serisi altında yer almakta ve 1997 yılında 802.11 başlığında yayınlanmıştır (Geier. 2001). Bu standart seti kablosuz yerel ağların (WLAN – Wireless LocalAreaNetwork) bina içi (indoor) veya bina dışı (outdoor) kullanıcı ve cihazlarla birlikte kullanımı için geliştirilmiştir. IEEE 802.11 standardı lisans gerektirmeyen frekans aralığında (2.4 – 5 GHz) çalışmaktadırlar. 2002 yılında, 802.11b uyumlu cihaz üreticileri tarafından oluşturulan çalışma grubu tarafından bu standart Wi-Fi (Wireless Fidelity) olarak adlandırılmıştır. Wi-Fi teknolojisi 2,4 GHz’ lik spektrumda 11 -54 Mbpshızında yaklaşık30 (bina içi) - 100 m (bina dışı) çapında bir menzildeki uyumlu cihazlar için geliştirilmiştir. Tablo -1’ de IEEE 802.11 standart seti altında geliştirilen farklı alt standart setleri verilmiştir. Tablo-1: IEEE 802.11x standartları Standart 802.11a (2000) 802.11b 802.11g 802.11n Frekans (GHz) 5 2.4 2.4 2.4 ve 5 Maksimum Veri İletim Hızı (Mbps) 54 11 54 600 (Kaynak: Strom D. 2015) 157 Kanal Genişliği (MHz) 20 20 20 20 ve 40 Kanal Sayısı 1 1 1 4 Mesafe (Feet) 75 100 150 150 UHAT-2015 / III. Ulusal Havacılık Teknolojisi ve Uygulamaları Kongresi 23-24 Ekim 2015 Konak – İZMİR Bluetooth Mobil ve/veya sabit cihazları birbirlerine bağlamak için kullanılan kısa mesafeli kablosuz iletişim standardıdır. Bu teknoloji; özellikle ses ve veri iletimindeki hız ve kolaylığı, Ad Hoc (Yapısız) kablosuz ağlarla kolay bağlantı yapabilmesi, düşük güç tüketimi ve farklı uygulamalara açık arabirim standardı gibi önemli avantajlara sahiptir (Özcan. 2010). Bluetooth teknoloji 2.4 GHz’ lik lisans gerektirmeyen ISM (Industrial, Scientific, Medical – Endüstriyel, Bilimsel, Tıbbi) frekans bandında çalışmakta, güvenilir ve daha etkili bir iletişim için frekans atlama tekniği (FrequencyHopping Spread Spectrum, FHSS, Frekans Atlamalı Geniş Spektrum) kullanılmaktadır. Tablo-2’ de Bluetooth teknolojisinin özellikleri verilmiştir. Tablo-2: Bluetooth iletişim standartları Özellikler Frekans Güç Tüketimi İletim Mesafesi Veri İletim Hızı Desteklenen Cihaz Sayısı Bluetooth 2.4 GHz 10 – 100 mW 10 – 100 m 3 Mbps 8 Aktif – 255 Pasif (Kaynak: Strom D. 2015) Uçak Domain Yapısı ve Fonksiyonları Domain, bir grup içindeki benzer özelliklere sahip cihazların ve fonksiyonların soyutlanması olarak İfade edilmektedir. Kablosuz ağ cihazlarının uçak ağ yapısına entegrasyonu uçak ağ güvenlik politikaları açısından kritik derecede önemlidir. Uçak Domain modeli: Uçak Kontrol Domain, Havayolu Bilgi Hizmet Domain, Yolcu Bilgi - Eğlence HizmetDomain ve Yolcu Cihaz Domain olmak üzere dört alt domain yapısından oluşmaktadır (Şekil 11). Uçak kontrol domain, Uçuş ve Gömülü Kontrol Sistemleri ve Kabin Merkez olmak üzere en yüksek kritik düzeyli iki alt domaine ayrılmıştır. Havayolu Bilgi Hizmet Domain ise Uçuş Yönetim, Kabin ve Yolcu Destek olmak üzere iki alt domainden oluşmaktadır (Hintze. 2011). Uçak Kontrol domain yapısı uçağın güvenli bir uçuş gerçekleştirmesi için ihtiyaç duyulan önemli fonksiyonları sağlayan sistemler ve ağ yapısından oluşmaktadır. Şekil 11. Uçak domain referans modeli 158 UHAT-2015 / III. Ulusal Havacılık Teknolojisi ve Uygulamaları Kongresi 23-24 Ekim 2015 Konak – İZMİR Günümüzde uçak elektronik sistemlerin çoğu domain içindeki IPağlarla etkileşebilmektedir. Uçak Kontrol Sistem Domain içinde Kokpit ekranı, Uçuşkontrolü, Elektrik sistemi ve Kabin Yönetim sistemleri yer almaktadır (ARINC. 2004). 5. Uçak İçi Sistemlere Entegre edilebilecek TELETIP Uygulamaları Lufthansa uçaklarında kıtalararası uçuşlar için uydu telefonu ile Frankfurt’taki alarma merkezi ile telefon bağlantısı kullanılmaktadır. Böylece alarm merkezindeki doktor, kabin görevlileri yardımıyla yolcuya yapılacak ilk yardımı yönlendirebilmektedir(Weinlich ve ark. 2009).Urwin ve arkadaşları (2008), uçuş sırasında meydana gelen tıbbi sorunların analizine yönelik yaptıkları çalışmada havayolları arasında ortak bir veritabanının kurulmasını ve standart bir medikal kit oluşturulmasını önermişlerdir. Uçak içi teletıp uygulamalarının kullanımına ise Etihad, Emirates, Virgin Atlantic gibihavayolu şirketlerinde rastlanılmaktadır. Bu şirketler, uzun mesafe uçuşlarında, Tempus IC (Remote Diagnostic Technologies) adı verilen uçak içi sağlık destek sisteminikullanmaya başlamışlardır. Bu teletıp teknolojisi ile,çıkabilecek acil durumlara müdahele etmek amacıyla yolcuların şeker, tansiyon ve nabız gibi ölçümü yapılarak elde edilen verilerin sağlık merkezine iletilmesi sağlanmaktadır. Yerdeki sağlık merkezindeki doktor ile görsel haberleşmeyi ve yolcunun sağlık durumu ile ilgili olarak ölçülen değerlerin iletilmesiamacıyla tasarlanan uçuş telemetri konsepti Şekil 12’ de görülmektedir. Uçuş esnasında yolcuda bir hastalık şüphesi olduğunda, kronik hastalık nüksettiğinde ya da acil tedavi gerektiğinde hasta bilgileri medikal bilgi sistemi üzerinden alınabilmektedir. Bu çalışmada, uçak ile yerdeki doktor arasında ölçülen fizyolojik sinyalleri paylaşılabilmekte ve kontrol kulesi ölçüm değerlerini iletişim sistemi üzerinden uçuş rotasına uygun olarak yerdeki sağlık merkezine ulaştırmaktadır. Hastanın durumuna göre doktor gerek gördüğünde kabin görevlileri ile video konferans görüşmesi yapabilmekte ve hastaya (yolcuya) nasıl bir tedavi yolu izleneceğini söyleyebilmektedir (Ijioui ve ark. 2003). Şekil 12. Kabiniçi sistemler için telemetri konsepti(Kaynak: Ijioui ve ark. 2003) 6. Öneriler ve Değerlendirmeler Uçak içi sistemlere entegre edilebilecek fizyolojik sensörleri incelediğimiz çalışmamızın sonucunda, kısa mesafeli uçuşlar için kan basıncı, SpO2, EKG-Nabız sensörlerinin, uzun mesafeli uçuşlar için ise bu sensörlere ek olarak Kapnograf, Kardiyak Analizörü ve Koagulametre gibi fizyolojik sensörlerinstandart medikal bir kit olarak uçak içi sisteme dahil edilmesi gerekliliğini saptadık. Etihad gibi bazı havayolu firmalarının Tempus IC sistemi ile EKG, SpO2 gibi sensörleri uzun mesafe uçuşlarında kullanmaları önemli bir gelişmedir. Ancak bizim 159 UHAT-2015 / III. Ulusal Havacılık Teknolojisi ve Uygulamaları Kongresi 23-24 Ekim 2015 Konak – İZMİR tespitimize göre, uzun mesafe uçuşları için koagulometre cihazı ile kan pıhtılaşma süresinin ölçülmesi ve uçuşta yaşanacak kalp krizi öncesi ve sonrasında kardiyak analizörü ile kalp hasarının belirlenmesi yolcu sağlığı açısından hayati önem taşımaktadır ve TempusIC ve benzeri sistemlerde kardiyak analizörü ve koagulometre ölçümleri bir standart olarak dahil edilmelidir. Ülkemizde ulusal havayolu şirketlerimizde uçakiçiteletıp destek sistemleri uygulamalarına rastlanılmamıştır. Ancak ülkemizde son yıllarda havacılık sektörüne yönelik özellikle yerli bölgesel yolcu uçağı tasarımı ve üretimine yönelik AR-GE ve ÜR-GE faaliyetlerinin hız kazanması uçak içi kontrol sistemlerinin tasarımı ve geliştirilmesine katkı sağlayacak ileri düzey gömülü elektronik sistem altyapısının önemini bir kat daha artırmıştır. TÜBİTAK tarafından “Öncelikli Alanlar Araştırma Teknoloji Geliştirme ve Yenilik Projeleri Destekleme Programı” altında Sağlık başlığında Elektronik Sağlık Teknolojilere yönelik çalışmalar kapsamında fizyolojik sensör geliştirme ve bunların farklı alanlara yönelik uygulamaları için önemli destekler sağlamaktadır. Bu kapsamda uçak içi Teletıp uygulamalarına yönelik AR-GE ve ÜR-GE çalışmaları ülkemizin havacılık sektörü ile ilgili bilimsel ve endüstriyel altyapısının gelişmesini destekleyecektir. Bu bağlamda, çalışmada bahsedilen sensör teknolojileri ile elde edilen fizyolojik sinyallerin ilgili sağlık birimlerine iletilmesi ve tekrar uçak içi kabin sistemine gönderilmesi ve kabin görevlilerinin yolcuya ilk müdahalesi için bir arayüz geliştirilmesi (teletıp) üreteceğimiz bölgesel uçağımızda bir standart olarak yer almalıdır. KAYNAKÇA: Ahmet U., Nihat Ö., (2004), ‘’Yolculuk ve PulmonerTromboemboli’’, Tüberkülöz ve Toraks, 52(1), 98-102. Alexandria VA., (2003), ‘’MedicalGuidelinesforAirline Travel’’, Aviation, Space, andEnvironmentalMedicine, 74: Number 5. AerospaceMedicalAssociation ASCCAS (2008), “Cabin cruising altitudes for regular transport aircraft”, Aviation Space and Environmental Medicine, 79(4), pp 433-9. ARINC Specification 664 P5, 2004, “Aircraft Data Network – Network Domain Characteristics and Interconnection”, Network Infrastructure and Security Workgroup. Binkley P.F., “ PredictingThePotential of WearableTechnology “, Engineering in MedicineandBiology, IEEE Sayı: 22 No: 3, 2003. Çınar O., (2011), ‘’Acil Serviste Kapnografi Kullanımı’’, Türkiye Acil Tıp Dergisi, 11(2): 80-89. Ferrer-Roca, R Diaz de Leon, F J de Latorre, M Sua´rez-Delgado, L DiPersiaand M Cordo (2002), “Aviationmedicine: challengesfortelemedicine”, Journal of TelemedicineandTelecare, Vol. 8, pp1–4. Figueredo MVM.,Dias JS., (2004), ‘’Mobile Telemedicine Systemfor Home Care and Patient Monitoring’’, 26th Annual International Conference of the IEEE EMBS, 3387-3390. Graf, J.,Stüben U., Pump, S. (2012), “In-flight medical emergencies”, DtschArzteblInt, 109 (37), pp 591-602. Groning R.,Remmerbach S., Jansen A., (2007), ‘’Telemedicine: Insulin Pump controlled via the Global Systemfor Mobile communications (GSM)’’, International Journal of Pharmaceutics, 339: 61-65. Hintze, H.,Tolksdorf, A., God R., (2011), CabinCoreSystem – A NextGeneration Platform ForCombinedElectricalPowerand Data Servıces, Workshop on Aircraft systemTechnology. Ijioui, R.,Book, M., Gruhn, V., (2003), “Concept of a SystemProvidingGround-BasedMedicalSupportforInFlight Emergencies”, 7th ATRS World Conference, Toulouse, France. Lehmann R, Suess C, Leus M (2009), “Incidence, clinicalcharacteristics, andlong-termprognosis of travelassociatedpulmonaryembolism”, EurHeart J, 30, pp 233–41. 160 UHAT-2015 / III. Ulusal Havacılık Teknolojisi ve Uygulamaları Kongresi 23-24 Ekim 2015 Konak – İZMİR Moghaddmjoo S., (2010), ‘’Prevention of Myocardial Infarctıons, using Non-ınvasive Biophotonics Measurement of Biomarker Cardiac Troponin I’’ Master of Applied Sciences. Moron M.,Casilari E., Luque R., Gazquez JA., (2005), ‘’A Wireless Monitoring System for Pulse-oksimetry Sensors’’, Proceedings of the 2005 Systems Communications, 0-7695-2422-2/05$20 00. Mortazavi A, Eisenberg MJ, Langleben D, Ernst P, Schiff RL., (2003) “Altitude-related hypoxia: risk assessment and management for passengers on commerical aircraft.” Aviat Space EnvironMed, 74(9), pp 922-7. Muhm JM, Rock PB, McMullin D. L.,Jones, S. P., Lu, I.L., Eilers, K. D., Space, D. R. andMcMullen, A., (2007), “Effect of aircraft-cabinaltitude on passengerdiscomfort ”, N Engl J Med, 357, pp 18–27. Navarro E. A. V., Mas JR., Navajas JF., Alcega CP., (2005), ‘’Enhanced 3G-Based n-HealthSystem’’IEEE EUROCON, 1332-1335. Özcan S., “ Bluetooth ile EKG Verilerinin İletimi ”, Başkent Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 2010. Peter B.,Simon J. (2007), ‘’Effect of Altitude on theHeart and the Lungs’’, ContemporaryReviews in CardiovascularMedicine, 116: 2191-2202. Peterson D., Martin C., Guyette F., (2013), ‘’Outcomes of Medical Emergencies on Commercial AirlineFlights’’, The New England Journal of Medicine, 368: 2075-83. Strom D., http://www.eetkorea.com/ART_8800440735_839577_NT_56c2a73c.HTM (Erişim Tarihi: Eylül 2015) TheInternational Air Transport Association (IATA), PressRelease No.: 50, http://www.iata.org/pressroom/pr/pages/2012-12-06-01.aspx [Erişim Tarihi: 16.06.2015]. Urwin A.,Ferguson J., McDonald R. (2008), ’’A five-year review of ground-to-air emergency medical advice’’, Journal of Telemedicine andTelecare, 14: pp 157-159 Watson HG, Baglin TP, (2011), “Guidelines on travel-relatedvenousthrombosis”, Br J Haematol, 152, pp 31– 4. Weinlich M.,Nieuwkamp N., Stueben U., (2009), ’’ Telemedica lassistance for in-flight emergencies on intercontinental commercial aircraft’’, Journal of TelemedicineandTelecare, 15:pp 409-413. Wirth, D.,Rumberger,E., (2009), ”Fundamentals of aviationphysiology.” In: Curdt-Christiansen C, Draeger J, Kriebel J: “Principles and practice of aviation medicine”, World Scientific Publishing, pp 71–149. 161 UHAT-2015 / III. Ulusal Havacılık Teknolojisi ve Uygulamaları Kongresi 23-24 Ekim 2015 Konak – İZMİR Hava Platformu Kızılötesi İmzasını Azaltma Maksatlı Nanofotonik Yapı Tasarımı Nanophotonic Structure Design To Reduce Infrared Signature Of Airborne Platform 1 2 3 Abdurrahman Özdemir , Ahmet Özer , Şafak Saraydemir , Hasan Koçer 4 ÖZET: Elektromanyetik spektrumu kontrol edebilmek, günümüz savaşlarında kritik avantajlar sağladığı için bu konuda çalışan bilim insanlarının öncelikli çalışmaları arasında yer almaktadır. Bu çalışmanın amacı; EM spektrumun kızılötesi bandında, hava araçlarının kızılötesi imzasının kontrol edilebilmesi için nanofotonik yapı tasarlanmasıdır. Tasarladığımız nanofotonik yapı 200 nm kalınlığında Altın (Au) içerisine 100 nm kalınlığında ve 500 nm genişliğinde Ge2Sb1Te4 (GST) malzemesi gömülerek oluşturulmuş ve 2 µm periyodundadır. Nanofotonik yapıyı tasarlamak için kullandığımız GST malzemesi akıllı malzeme olarak sınıflandırılan faz değişimli malzemedir. Nanofotonik yapının simülasyonunu FDTD yöntemini temel alan ticari ‘Lumerical FDTD Solutions’ programı ile gerçekleştirdik. Simülasyon sonucunda elektrik alan polarizasyonuna bağlı olarak iki farklı rezonans dalga boyu (λ 01=2443 nm ve λ02=2414 nm) elde ettik. Bu kapsamda nanofotonik yapının paralel polarizasyondaki rezonans dalga boyu olan λ 02’deki emicilik değeri hesaba katarak Planck ışımasını hesapladık ve kara cisim (blackbody) ışıması ile karşılaştırarak örnek bir hava platformu modelledik. Bu modele göre GST kristal fazda iken nanofotonik yapının ortama yaydığı ışıma, kara cisim ışımasının % 95’ine tekabül etmektedir. Kızılötesi görüntüleme yapıldığında çok iyi görünürlük anlamına gelmektedir. Ancak GST kristal faza geçirilirse ortama yayılan ışıma, kara cisim ışımasının % 0,5’ine düşecektir. İlgili dalga boyundaki görünürlük neredeyse sıfır olmaktadır. Kızılötesi algılayıcılarda çok iyi görünen platform faz değişimi ile görünmez olacaktır. Anahtar Kelime:Kızılötesi İmza Azaltma, Kızılötesi Kamuflaj, Nanofotonik Yapı, Emicilik, Yayıcılık, Faz Değiştiren Malzeme, Ge2Sb1Te4. ABSTRACT: As the electromagnetic spectrum provides critical advantages for modern-day wars, it has become a priority work among the scientific studies. The purpose of this study is to design nanophotonic structures to control the infrared signature of the airborne vehicles. Our designed nanophotonic structure is 200 nm-thick gold, composed by the layering of a 100 nm-thick and 500 nm-wide GST layer which has a 2 µm period. The GST material that we used to design this nanophotonic structure is a phase-changed material, which is classified as a smart material. We performed simulations of nanophotonic structures with commercial software called Yük.Müh., Kara Harp Okulu, [email protected] Yük.Müh., Kara Harp Okulu, [email protected] 3 Dr., Kara Harp Okulu, [email protected] 4 Dr., Kara Harp Okulu, [email protected] 5 MSc.Eng., Turkish Military Academy [email protected] 6 MSc.Eng., Turkish Military Academy, [email protected] 7 Ph.D., Turkish Military Academy, [email protected] 8 Ph.D., Turkish Military Academy, [email protected] 1 2 162