Các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore (NUS) đã phát triển nguyên mẫu miếng dán da không sử dụng pin có khả năng theo dõi huyết áp liên tục, mở ra hướng đi mới cho các thiết bị đeo theo dõi sức khỏe tim mạch.
Công nghệ này cho phép người dùng theo dõi các chỉ số sinh tồn hằng ngày mà không cần sử dụng bộ đo huyết áp cồng kềnh hoặc phải sạc pin cho thiết bị.
Theo ông Selman Kurt thuộc Khoa Kỹ thuật Điện và Máy tính của NUS, người tham gia dự án, việc theo dõi huyết áp liên tục đặc biệt quan trọng trong lúc ngủ sâu và thời điểm vừa thức dậy – những khoảng thời gian huyết áp thường không được đo đạc đầy đủ.
Các nghiên cứu cho thấy tình trạng huyết áp tăng đột ngột khi thức dậy hoặc không giảm đủ trong khi ngủ là những chỉ dấu quan trọng dự báo nguy cơ đột quỵ và các bệnh tim mạch khác.
“Huyết áp đỉnh đạt được trong quá trình vận động cũng mang ý nghĩa lâm sàng quan trọng,” ông Kurt, trưởng nhóm nghiên cứu gồm bốn nhà khoa học và giáo sư tại NUS, cho biết. “Các nghiên cứu cho thấy việc huyết áp đỉnh cao hoặc thấp bất thường đều liên quan đến nguy cơ mắc bệnh tim mạch, đột quỵ và tử vong sớm cao hơn trong dài hạn.”
Các thiết bị đo huyết áp truyền thống được đánh giá có độ chính xác cao, nhưng chỉ cung cấp dữ liệu tại một thời điểm khi người dùng ngồi yên. Những biến động huyết áp trong quá trình vận động hoặc sinh hoạt hằng ngày thường không được ghi nhận.
Trong khi đó, các thiết bị đeo ở cổ tay cho phép theo dõi liên tục và ít gây bất tiện hơn, nhưng thường phải đánh đổi bằng độ chính xác lâm sàng và yêu cầu sạc pin định kỳ.
Dự án phát triển miếng dán da được khởi động từ năm 2021 tại Nhóm Nghiên cứu Điện tử Sinh học Không dây của NUS, với sự tham gia của các nhà khoa học từ Đại học Arizona (Mỹ) và Đại học Thanh Hoa (Trung Quốc).
Nguyên mẫu gồm một cảm biến đặt gần tim để ghi nhận tín hiệu điện khi tim co bóp và đẩy máu đi khắp cơ thể, cùng một cảm biến quang học gắn trên cổ tay để đo sự thay đổi thể tích máu.
Theo nhóm nghiên cứu, thời gian máu di chuyển từ tim tới cổ tay – chỉ diễn ra trong vài mili giây – có mối quan hệ nghịch với huyết áp. Huyết áp càng thấp thì thời gian truyền máu càng dài.
Để bảo đảm độ chính xác của dữ liệu, nhóm nghiên cứu loại bỏ hoàn toàn các thành phần cồng kềnh như pin, vốn có thể rung lắc khi người dùng di chuyển và gây nhiễu tín hiệu cảm biến. Thay vào đó, hệ thống lấy năng lượng từ điện thoại thông minh đặt trên bắp tay người dùng thông qua một loại vải dẫn điện được may vào áo dài tay thông thường. Hai cảm biến được kết nối bằng dải vật liệu dẫn điện làm từ hợp kim đồng – niken.
NUS hiện nắm giữ bằng sáng chế đối với công nghệ vải dẫn điện này thông qua bộ phận chuyển giao công nghệ và đổi mới sáng tạo của trường.
Nguồn điện được truyền từ điện thoại sang cảm biến thông qua công nghệ giao tiếp tầm gần (NFC) – công nghệ thường được sử dụng trong các giao dịch thanh toán không tiếp xúc. Một cuộn dây trong điện thoại tạo ra từ trường, sau đó được cuộn dây trong cảm biến chuyển đổi thành dòng điện.
Dữ liệu thu thập được sẽ được gửi trở lại điện thoại qua Bluetooth, hình thành một “mạng không dây” quanh cơ thể người dùng để trao đổi dữ liệu giữa các cảm biến và thiết bị di động.
Kết quả thử nghiệm trên năm người tham gia đã được công bố trong một bài báo khoa học đăng trên tạp chí Nature Electronics.
Nhóm nghiên cứu kỳ vọng công nghệ miếng dán da sẽ được thương mại hóa trong tương lai nhằm hỗ trợ những người có nguy cơ tăng huyết áp hoặc mắc bệnh tim mạch.
Trong ngắn hạn, các nhà khoa học đang tiếp tục hoàn thiện thiết bị, bao gồm khả năng hiển thị chỉ số huyết áp theo thời gian thực trên ứng dụng điện thoại thông minh và cải tiến chất liệu dẫn điện.
“Chúng tôi cũng đang cải thiện độ bền của vải dẫn điện. Hiện nay vật liệu này có thể chịu được khoảng 10 lần giặt trước khi khả năng truyền dữ liệu và năng lượng bắt đầu suy giảm,” ông Kurt cho biết.
Miếng dán cảm biến không pin cho phép theo dõi huyết áp liên tục hằng ngày mà không cần vòng đo huyết áp cồng kềnh hoặc sạc pin. Ảnh: Selman Kurt
