Khoa học - Y dược

Thiết bị điện tử siêu nhỏ có khả năng giám sát nhịp tim và nhận dạng lời nói (26/11/2016)

Một nhóm nghiên cứu gồm các thành viên là: GS. Yonggang Huang, GS. John Rogers và Trợ lý Giáo sư Jae-Woong Jeong đến từ Trường Đại học Colorado ở Boulder và Đại học Northwestern cho biết họ đã phát triển thành công một bộ cảm biến âm thanh siêu nhỏ, có độ đàn hồi cao và đặc biệt là có thể gắn lên da người sử dụng để đo những rung động của cơ thể, theo dõi sức khỏe tim mạch cũng như nhận dạng lời nói. Báo cáo kết quả nghiên cứu được mới đây được công bố trên tạp chí Science Advances ngày 16 tháng 11/2016.

Trợ lý Giáo sư Jae Woong Jeong, một trong ba tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: cùng với những tính chất vật lý phù hợp với da người, thiết bị được thiết kế để có thể đàn hồi, kéo dãn ra nên người sử dụng có thể gắn nó lên trên mọi bề mặt, vị trí của cơ thể, từ đó, xác định và bắt tín hiệu âm thanh sinh lý học từ cơ thể. Về cấu tạo, cảm biến có hình dáng giống như một chiếc băng cá nhân loại nhỏ với trọng lượng chưa đến 1/100 aoxơ và nó có khả năng thu thập dữ liệu sinh lý học trong thời gian liên tục.

Với nhiều đặc điểm tương tự với da người như mềm, mỏng, độ đàn hồi cao, thiết bị tiên tiến cho phép người dùng 'nghe trộm' những âm thanh bên trong các cơ quan quan trọng trong cơ thể như: phổi và tim, từ đó, giúp theo dõi, giám sát liên tục các vấn đề liên quan đến sức khỏe sinh lý của họ, GS. Rogers - chuyên ngành Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Phẫu thuật Thần kinh và Kỹ thuật Y sinh, đồng thời là Giám đốc của Trung tâm Điện tử Tích hợp Sinh học Northwestern cho biết.

Các nhà nghiên cứu khẳng định thiết bị có khả năng thu nhận sóng cơ học lan truyền qua mô và dịch lỏng trong cơ thể người nhờ hoạt động sinh lý học tự nhiên cũng như có thể phát hiện những tín hiệu âm thanh đặc trưng của từng lượt tác động cụ thể. Những tác động bao gồm quá trình đóng mở của van tim, rung động của dây thanh âm và thậm chí là cả những chuyển động của bộ máy tiêu hóa.

Bên cạnh đó, cảm biến còn tích hợp các điện cực để có thể ghi lại tín hiệu điện tâm đồ (ECG) - phương pháp đo những thay đổi của dòng điện đi qua tim cũng như tín hiệu điện cơ (EMG) - kỹ thuật đo hoạt động điện của cơ bắp cả khi không hoạt động và khi đang co duỗi.

Jeong cho biết: “Thiết bị có thể dễ dàng được chuyển đổi thành một thiết bị không dây do nó được kết nối với một hệ thống thu thập dữ liệu bên ngoài nhằm mục đích kiểm tra và đánh giá. Tại những khu vực xa xôi, hẻo lánh hay ồn ào như chiến trường, những loại cảm biến tương tự có khả năng phát ra những tín hiệu với chất lượng cao về giọng nói cũng như tín hiệu tim mạch được đo theo thời gian thực từ vị trí cơ sở y tế cách đó rất xa. Từ những dữ liệu đo được thông qua loại cảm biến này, các chuyên gia y tế tại các bệnh viện ở vùng sâu vùng xa vẫn có thể đưa ra những chẩn đoán nhanh chóng và chính xác về tình trạng của bệnh nhân".

Đặc biệt hơn, nhân viên quân sự hay dân thường thậm chí còn có thể điều khiển được rô bốt, xe cộ hay cả những thiết bị bay không người lái nhờ những tín hiệu rung động của dây thanh âm. Khả năng nhận dạng giọng nói của cảm biến góp phần giúp cải thiện khả năng giao tiếp ở những người bị hội chứng bất lực ngôn ngữ.

Nhóm nghiên cứu cho biết thiết bị được sử dụng để đánh giá phản ứng âm thanh học của tim và hoạt động ECG, thậm chí là cả tiếng thổi của tim, điển hình như trong một thử nghiệm mà các đối tượng tham gia gồm các tình nguyện viên là những người cao tuổi được phối hợp thực hiện bởi các chuyên gia tại phòng khám y tế tư nhân Camp Lowell Cardiology ở Tucson, Arizona và đối tác dự án là trường Đại học Arizona. Không những vậy, Jeong còn tiết lộ rằng nhóm nghiên cứu của ông trong một thí nghiệm khác đã xác định được cả tín hiệu âm thanh của các cục máu đông nhờ thiết bị mới.

Thiết bị được làm bằng hợp chất polymer linh hoạt, có độ dính cao nhờ đó, nó có khả năng co dãn theo chuyển động đàn hồi và biến dạng của da và được trang bị một gia tốc nhỏ xíu để đo rung động của âm thanh cơ thể cũng như giúp mồ hôi bay hơi dễ dàng.

Nhóm nghiên cứu cũng chứng minh một thực tế rằng: cảm biến giúp xác định những rung động dây thanh âm khi được đặt lên trên cổ họng của người sử dụng, nhờ đó, có thể điều khiển trò chơi video hay các loại máy móc, thiết bị khác. Có thể kể đến thử nghiệm mà nhà nghiên cứu đã thực hiện nhằm điều khiển trò chơi Pac-Man theo ý muốn bằng những rung động dây thanh âm thu được đối với các tín hiệu như: "lên", "xuống", "trái" và "đúng".

Jeong nhấn mạnh: “Trước đây đã có rất nhiều thiết bị điện tử gắn lên da đã được phát triển thành công, tuy nhiên, các nhà nghiên cứu vẫn chưa làm rõ được tính kết nối cơ khí-âm thanh giữa thiết bị với cơ thể người sử dụng thông qua da. Mục tiêu của chúng tôi là trong thời gian tới sẽ phát triển, cải thiện thiết bị hơn nữa để nó có thể được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày".

Nguồn: www.vista.gov.vn