Thiết bị cảm biến linh hoạt
Giờ đây các bác sĩ có thể giám sát điều trị bệnh tim mạch và các vận động viên tự theo dõi quá trình tập luyện của mình tốt hơn nhờ một thiết bị cảm biến linh hoạt thu thập được cả hai tín hiệu sinh hóa và tín hiệu điện, gắn được lên cơ thể người, có thể truyền dữ liệu không dây tới các thiết bị di động thông minh hoặc máy tính xách tay.
Thiết bị cảm biến sinh học linh hoạt thu được cả tín hiệu điện và sinh hóa
Thiết bị này do các nhà nghiên cứu tại Đại học California, San Diego chế tạo, có một bộ cảm biến linh hoạt và một bảng điện tử nhỏ ghi lại các tín hiệu của biểu đồ điện tim (EKG) và theo dõi nồng độ lactate, một dấu hiệu sinh hoá về các nỗ lực vận động thể chất. Để tạo ra được thiết bị này, các nhà nghiên cứu về kỹ thuật nano do giáo sư Joseph Wang làm trưởng nhóm phụ trách, nghiên cứu về các cảm biến và tính chất hoá học của các bản vá (patch) tạo nên thiết bị, nhóm kỹ thuật điện do giáo sư Patrick Mercier dẫn đầu nghiên cứu về điện tử và truyền dữ liệu. Nghiên cứu này đã được công bố trên Nature vào ngày 23 tháng 5 vừa qua.
“Mục tiêu tổng quát của chúng tôi là phát triển một thiết bị có thể gắn lên người và giám sát đầy đủ các tín hiệu hoá, lý, sinh học của cơ thể con người liên tục trong ngày”, Mercier nói. Thiết bị này khắc phục được nhược điểm của các thiết bị đo lường bỏ túi hiện nay, vốn chỉ đo được một tín hiệu, chẳng hạn như nhịp tim, hầu như không có thiết bị nào đồng thời đo được các chỉ số hoá học, ví dụ như lactate.
Đánh giá về thiết bị này, tiến sĩ Kevin Patrick tại Đại học California, San Diego nói: “Khả năng cảm biến đo lường được cả EKG và lactate trong một thiết bị nhỏ có thể đem lại lợi ích ở nhiều lĩnh vực. Nghiên cứu này sẽ giúp ngành y học thể thao tối ưu hoá chế độ đào tạo các vận động viên ưu tú, đồng thời cũng mở ra một số cơ hội mới trong việc phòng ngừa và quản lý điều trị bệnh tim mạch”.
Chế tạo
Các nhà nghiên cứu sử dụng kỹ thuật in lưới (screen printing) tạo ra bản vá trên một tấm polyeste mỏng, linh hoạt để có thể dán trực tiếp lên da. Một điện cực để cảm nhận được lactate được in ở chính giữa bản vá với hai điện cực đo điện tâm đồ EKG ở bên trái và bên phải (khoảng cách tối ưu giữa hai điện cực này là 1.5 inches). Họ cũng đảm bảo các cảm biến đo điện tâm đồ phải phân lập với các cảm biến đo lactate. Các cảm biến được phủ một lớp silicone để giữ cho mồ hôi trên cơ thể người không thấm vào. Sau đó, các cảm biến này được kết nối với một bảng mạch in tuỳ chỉnh nhỏ có trang bị một vi điều khiển và một chip Bluetooth năng lượng thấp để truyền dữ liệu thu thập được tới một điện thoại thông minh hoặc máy tính.
Thử nghiệm
Để thử nghiệm, một người đeo thiết bị này trên ngực đồng thời cũng đeo một dây đeo đo nhịp tim và tập luyện cường độ cao khoảng 15 – 30 phút. Các dữ liệu thiết bị cảm biến sinh hoá mới này đo được trùng khít với dữ liệu của dây đeo đo nhịp tim. Đồng thời, các dữ liệu từ cảm biến sinh học cũng tương tự với các dữ liệu thu thập được khi cơ thể người vận động cường độ cao trong các nghiên cứu khác.
Nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục cải thiện khả năng kết nối của thiết bị này và nâng cấp nó bằng cách thêm vào các đo lường các chỉ số hoá học khác như kali, magie cũng như các dấu hiệu khác trong cơ thể người.
