Cảm biến dạng đeo được (wearable sensors) có khả năng đánh giá tình trạng sức khỏe qua mồ hôi

8/19/2019 2:26 AM
Bạn rất sợ những lần xét nghiệm khi phải sử dụng kim để lấy máu? Vậy thì đây có thể là giải pháp tương lai dành cho bạn. 

Một nhóm các nhà khoa học tại Đại học California, Berkeley, đang phát triển các cảm biến da dạng đeo được có thể đánh giá tình trạng sức khỏe của bạn qua những gì có trong mồ hôi.
Họ hy vọng rằng một ngày nào đó, việc theo dõi mồ hôi có thể bỏ qua nhu cầu về các thủ tục gây đau đớn và mất thời gian như lấy máu và cung cấp thông tin cập nhật theo thời gian thực về các vấn đề sức khỏe như mất nước hoặc mệt mỏi.

Trong một bài báo xuất hiện trên tạp chí Science Advances ("Regional and correlative sweat analysis using high-throughput microfluidic sensing patches toward decoding sweat"), nhóm nghiên cứu mô tả một thiết kế cảm biến mới có thể được sản xuất nhanh chóng bằng kỹ thuật cuộn ("roll-to-roll") mà về cơ bản là in các cảm biến lên một tấm nhựa giống như việc in các từ trên trang báo. Họ đã sử dụng các cảm biến để theo dõi tốc độ đổ mồ hôi, chất điện giải và chất chuyển hóa trong mồ hôi, từ những người tình nguyện đang tập thể dục và những người khác đổ mồ hôi gây ra do hóa chất.

transparent and flexible sweat sensors
Các cảm biến dạng đeo mới được phát triển bởi các nhà khoa học tại UC Berkeley có thể cung cấp các phép đo thời gian thực về tốc độ đổ mồ hôi và chất điện giải và các chất chuyển hóa trong mồ hôi. Các cảm biến có thể được sản xuất nhanh chóng bằng cách sử dụng kỹ thuật xử lý cuộn để in các cảm biến lên một tấm nhựa. (Ảnh: Antti Veijola, Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật VTT của Phần Lan)

Ali Javey, giáo sư kỹ thuật điện và khoa học máy tính tại trường đại học UC Berkeley là tác giả chính của bài báo trên cho biết: "Mục tiêu của dự án không chỉ là tạo ra các cảm biến mà còn bắt đầu thực hiện nhiều nghiên cứu về những thông tin chúng ta thu được từ mồ hôi. Tôi luôn gọi là " giải mã "thành phần mồ hôi. Để làm việc đó, chúng ta cần các cảm biến đáng tin cậy, có thể tái tạo và chúng ta có thể chế tạo theo tỷ lệ để có thể đặt nhiều cảm biến ở các vị trí khác nhau trên cơ thể và đặt chúng trên nhiều đối tượng".

Các cảm biến mới chứa một ống siêu nhỏ xoắn ốc, hoặc microfluidic, thấm mồ hôi trên da. Bằng cách theo dõi tốc độ mồ hôi di chuyển qua microfluidic, các cảm biến có thể báo cáo mức độ đổ mồ hôi của một người, hoặc tốc độ đổ mồ hôi của họ. Các vi chất lỏng cũng được trang bị các cảm biến hóa học có thể phát hiện nồng độ các chất điện giải như kali và natri, và các chất chuyển hóa như glucose.

Javey và nhóm của ông đã làm việc với các nhà nghiên cứu tại Trung tâm nghiên cứu kỹ thuật VTT của Phần Lan để nhanh chóng phát triển sản xuất các mảng cảm biến theo kỹ thuật xử lý cuộn tương tự như in lụa. Jussi Hiltunen - thành viên của trung tâm VTT cho biết: "Xử lý cuộn cho phép sản xuất khối lượng lớn các mảng cảm biến dùng một lần với chi phí thấp. Các nhóm nghiên cứu được hưởng lợi đáng kể từ công nghệ roll-to-roll khi số lượng thiết bị thử nghiệm không giới hạn khi nghiên cứu. Ngoài ra, việc tăng quy mô chế tạo cho thấy tiềm năng áp dụng khái niệm "giả mã mồ hôi" trong các ứng dụng thực tế."

Để hiểu rõ hơn những gì mồ hôi có thể nói về sức khỏe của cơ thể con người thời gian thực, các nhà nghiên cứu trước tiên đặt cảm biến mồ hôi trên các điểm khác nhau trên cơ thể của tình nguyện viên - bao gồm trán, cẳng tay, nách và lưng trên - và đo lượng mồ hôi của họ tỷ lệ và nồng độ natri và kali trong mồ hôi của họ trong khi họ đạp xe đạp tập thể dục. Họ phát hiện ra rằng tỷ lệ mồ hôi cục bộ có thể cho thấy sự mất chất lỏng tổng thể của cơ thể trong quá trình tập luyện, có nghĩa là theo dõi tỷ lệ mồ hôi có thể là một cách giúp các vận động viên ngẩng cao đầu khi họ tập luyện với cường độ quá cao.

Hnin Yin Yin Nyein, một sinh viên tốt nghiệp ngành khoa học vật liệu và kỹ thuật tại UC Berkeley và một trong những tác giả chính của bài báo cho biết: "Theo truyền thống những gì mọi người đã làm là họ sẽ thu thập mồ hôi từ cơ thể trong một khoảng thời gian nhất định và sau đó phân tích nó. Vì vậy, bạn thực sự không thể thấy sự thay đổi theo thời gian với độ phân giải tốt. Sử dụng các thiết bị đeo này, giờ đây chúng ta có thể liên tục thu thập dữ liệu từ các bộ phận khác nhau của cơ thể, ví dụ để hiểu cách mất mồ hôi cục bộ có thể ước tính sự mất chất lỏng toàn cơ thể. 

Họ cũng sử dụng các cảm biến để so sánh nồng độ glucose trong mồ hôi và lượng đường trong máu ở bệnh nhân khỏe mạnh và bệnh nhân tiểu đường, nhận thấy rằng một phép đo glucose trong mồ hôi có thể nhất thiết chỉ ra mức đường huyết của một người.

Mallika Bariya, một sinh viên tốt nghiệp ngành khoa học vật liệu và kỹ thuật tại UC Berkeley và là tác giả chính khác của bài báo cũng cho biết: "Có rất nhiều hy vọng rằng các xét nghiệm mồ hôi không gây đau đớn có thể thay thế các xét nghiệm máu để chẩn đoán và theo dõi bệnh tiểu đường, nhưng chúng tôi đã thấy rằng không có mối tương quan đơn giản, phổ biến giữa mồ hôi và đường huyết. Vì vậy trong tương lai chúng tôi tập trung vào nghiên cứu các mối tương quan riêng rẽ hoặc nhiều tham số."

Nguồn: Đại học California - Berkeley và Nanowerk
Manh Trung TRAN (dịch)


 

CHUYÊN MỤC