Khoa học - Y dược

Cảm biến vi sợi siêu mỏng thông minh theo dõi sức khỏe và chẩn đoán bệnh trong thời gian thực (07/12/2017)

Một nhóm các nhà nghiên cứu tại trường Đại học quốc gia Singapo (NUS) đã chế tạo được cảm biến vi sợi mềm, dẻo và co giãn để theo dõi sức khỏe và chẩn đoán bệnh trong thời gian thực. Cảm biến mới rất nhạy và siêu mỏng với kích thước chỉ bằng đường kính của sợi tóc. Thiết bị này cũng đơn giản và tiết kiệm chi phí nên có thể sản xuất hàng loạt.

Công nghệ mang theo người trong những năm gần đây đặc biệt được quan tâm, dẫn đến tiến bộ to lớn trong việc tạo ra cảm biến mềm và di động. Cùng với xu hướng này, các thiết bị vi lưu sử dụng kim loại lỏng dẫn điện được sử dụng ngày càng nhiều như là các cảm biến áp lực và căng thẳng đeo trên người. Tuy nhiên, các thiết bị này hiện còn nhiều hạn chế như không phù hợp với da hoặc không thoải mái khi mặc.

Theo dõi tức thì dạng sóng xung

Cảm biến vi sợi thông minh do nhóm nghiên cứu tại NUS phát triển, bao gồm một hợp kim lỏng, đóng vai trò là linh kiện cảm biến được đặt trong vi ống silicon mềm. Cảm biến đo dạng sóng xung của một người trong thời gian thực và thông tin đó được sử dụng để xác định nhịp tim, huyết áp và độ cứng của mạch máu.

Giáo sư Lim Chwee Teck, trưởng nhóm nghiên cứu cho rằng: "Hiện nay, các bác sĩ sẽ theo dõi những dấu hiệu quan trọng như nhịp tim và huyết áp khi bệnh nhân đến khám bệnh. Thao tác này cần nhiều thiết bị như máy đo nhịp tim và huyết áp, thường cồng kềnh và không thể cung cấp thông phản hồi tức thì. Do cảm biến hoạt động như sợi dẫn điện, nên dễ dàng được dệt thành găng tay cho các bác sĩ đeo để theo dõi các dấu hiệu của bệnh nhân trong thời gian thực. Phương pháp này tiện lợi và tiết kiệm thời gian cho cán bộ y tế, trong khi bệnh nhân có thể cảm thấy thoải mái hơn".

Cảm biến vi mô cũng có thể mang lại lợi ích cho bệnh nhân bị xơ vữa động mạch với dấu hiệu động mạch dày và cứng do sự tích tụ của các vệt mỡ. Theo thời gian, các vệt mỡ này tích tụ thành mảng bám, ngăn chặn hoàn toàn lưu lượng máu hoặc phá vỡ, dẫn đến suy cơ hoặc có thể gây ra cơn đau tim hoặc đột quỵ.

Các phương pháp hiện nay để phát hiện mảng bám trong mạch máu như chụp cắt lớp vi tính và chụp cộng hưởng từ, sẽ đòi hỏi thiết bị đắt tiền và cồng kềnh. Các xét nghiệm này cần được các chuyên gia y tế có trình độ thực hiện tại bệnh viện. Vì mảng bám sẽ làm thay đổi độ cứng của mạch máu và sau đó là dạng sóng xung, nên cảm biến mới có thể dễ dàng được sử dụng để phát hiện mảng bám trước khi nó tích tụ đủ lớn để ngăn chặn hoặc phá vỡ mạch máu.

Theo dõi áp lực của bang

Một ứng dụng lâm sàng khác của cảm biến vi sợi thông minh là điều trị loét tĩnh mạch do máu lưu thông kém. Các vết loét xuất hiện khi tĩnh mạch ở chân không thể đẩy máu trở lại tim như bình thường. Khi máu lưu thông trong tĩnh mạch, áp lực trong tĩnh mạch tăng, gây tổn thương da tiến triển theo thời gian.

Phẫu thuật nén là phương pháp điều trị loét tĩnh mạch phổ biến. Tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của các vết loét, loại băng có áp lực khác nhau sẽ được sử dụng trên chân của bệnh nhân trong nhiều tháng thậm chí một năm. Nếu băng quá chặt, có thể dẫn đến tổn thương mô, nhưng nếu băng lỏng, việc chữa trị không hiệu quả. Hiện nay, các cán bộ y tế có xu hướng ước tính áp lực băng vào thời điểm sử dụng dựa vào tri thức đào tạo và kinh nghiệm. Áp lực của băng thay đổi theo thời gian do chuyển động của bệnh nhân nên việc đo chính xác và liên tục áp lực của băng trong thời gian thực là rất quan trọng để đảm bảo rằng tiến trình chữa bệnh hiệu quả.

Cảm biến vi sợi siêu mỏng và dẻo, nên có thể được dệt vào băng để theo dõi áp lực của băng. Nhờ vật có thể cải thiện hiệu quả điều trị và giảm thời gian cần cho vết thương lành lại. Trong tương lai, bệnh nhân cũng có thể theo dõi áp lực của băng bằng ứng dụng và thông tin có thể được chia sẻ để các bác sĩ theo dõi tiến trình điều trị.

Các nhà khoa học hiện đang hợp tác với Bệnh viện General Singapo để thử nghiệm ứng dụng cảm biến vi sợi theo dõi áp lực của băng. Nhóm nghiên cứu đã xin cấp sáng chế cho cảm biến vi sợi thông minh. Bên cạnh việc tiếp tục khai thác các ứng dụng mới của cảm biến vi sợi, các nhà nghiên cứu cũng mong muốn phối hợp với các đối tác thương mại để đưa cảm biến mới ra thị trường 

Nguồn: N.P.D (NASATI),