Cảm biến phát hiện mức độ căng thẳng của cơ thể

Wei Gao, trợ lý giáo sư kỹ thuật y tế tại Viện Công nghệ California Caltech (Mỹ) đã chế tạo một loại cảm biến mồ hôi không dây có thể phát hiện chính xác chừng độ cortisol, một hợp chất thiên nhiên thường được coi là hormone bao tay của cơ thể. Trong một bài mỏng trên tùng san Matter xuất bản ngày 26/2, Gao và các nhà nghiên cứu đã trình diễn cách họ thiết kế, chế tác, cách thức hoạt động của thiết bị và chứng minh rằng nó có hiệu quả trong việc phát hiện mức độ cortisol theo thời kì thực.

Cảm biến phát hiện chừng độ căng thẳng của thân thể

Video: Caltech.

Thiết bị này có giá rẻ, xác thực cao để đo cortisol cho phép theo dõi bao tay dễ dàng hơn. Ngoài ra, nó còn có thể theo dõi các tình trạng khác bao gồm lo âu, rối loạn găng tay sau chấn thương và trầm cảm, quờ quạng đều can dự với sự đổi thay nồng độ cortisol.

Cảm biến mà Gao phát triển dùng một phương pháp tương tự một cảm biến mồ hôi khác mà anh mới tạo ra có thể đo mức axit uric trong máu, rất có ích để theo dõi các tình trạng như bệnh tim mạch, tiểu đường hoặc bệnh thận. Cả hai loại cảm biến mà Gao và nhóm của ông tạo ra đều làm bằng graphene dạng tấm carbon. Một tấm nhựa được khắc bằng tia laser để tạo ra cấu trúc graphene ba chiều với các lỗ nhỏ có thể phân tích mồ hôi. Những lỗ chân lông chiếm phần lớn diện tích bề mặt trong cảm biến, khiến nó đủ nhạy để phát hiện các hợp chất chỉ tồn tại với một lượng rất nhỏ trong mồ hôi. Những lỗ chân lông nhỏ kết hợp với một kháng thể phân tử hệ thống miễn nhiễm, đặc biệt nhạy cảm với cortisol giúp cảm biến phát hiện ra các hợp chất.

Trong một thử nghiệm, mồ hôi của một tình nguyện viên đã được thu thập trong vòng sáu ngày để phân tách dữ liệu nồng độ cortisol. Ở một người khỏe mạnh, nồng độ cortisol tăng và giảm theo chu kỳ hàng ngày. Cảm biến ghi nhận các chừng độ bao tay sẽ cao nhất sau khi thức dậy mỗi sáng và giảm trong suốt cả ngày. "Theo dõi chu kỳ cortisol hàng ngày của bệnh nhân có thể phản chiếu tình trạng sức khỏe tâm thần. Bệnh nhân trầm cảm có kiểu cortisol sinh học khác với những người khỏe mạnh", Gao nói.

Cảm biến mồ hôi theo dõi nồng độ cortisol. Ảnh: Caltech.

Trong thí điểm khác, những thay đổi về mức độ cortisol đã được ghi lại khi chúng xảy ra để đáp ứng với một tác nhân gây căng thẳng cấp tính. Điều này đã được thực hiện duyệt y hai thể nghiệm. trước nhất, các đối tượng thử nghiệm được yêu cầu thực hành các bài tập aerobic vì tập thể dục cường độ cao gây ra sự gia tăng mạnh cortisol. Trong thể nghiệm thứ hai, các đối tượng thử nghiệm được yêu cầu ngâm tay vào nước đá, một chất gây găng đủ để phóng thích cortisol. Trong cả hai thử nghiệm, các cảm biến phát hiện mức cortisol tăng ngay tức thì.

"bình thường, xét nghiệm máu mất ít nhất một đến hai giờ và việc rút máu gây gia tăng chừng độ bao tay. Để theo dõi găng tay, thời gian là rất quan trọng. Cảm biến của chúng tôi cho kết quả chỉ trong vài phút", Gao san sẻ.

Vào tháng 10, NASA đã thông báo rằng Gao là một trong sáu nhà nghiên cứu được chọn tham gia nghiên cứu về sức khỏe của con người trong các nhiệm vụ ngoài vũ trụ. Gao sẽ nhận được tài trợ để phát triển công nghệ cảm biến thành một hệ thống theo dõi sự bao tay và lo âu của các phi hành gia như là một phần của chương trình, được quản lý bởi Viện nghiên cứu phân tách sức khỏe không gian (TRISH).

An Phạm (Theo Techxplore )