Health IoT: Cảm biến ăn được có khả năng chẩn đoán bệnh

Ảnh minh họa (Nguồn: Interesting Engineering)

Cảm biến được tạo thành từ một chip máy tính và vi khuẩn phản ứng với các dấu ấn sinh học được xác định trước bằng cách phát quang. Khi tiếp xúc với dấu hiệu liên quan đến chảy máu dạ dày, vi khuẩn sẽ phát sáng. Phát xạ ánh sáng được chọn bởi chip điện tử sẽ được chuyển đổi thành tín hiệu không dây và được truyền tới ứng dụng điện thoại thông minh.

Timothy Lu, giáo sư kỹ thuật điện của MIT cho biết: “Bằng cách kết hợp các cảm biến sinh học được thiết kế cùng với các thiết bị điện tử không dây công suất thấp, chúng tôi có thể phát hiện các tín hiệu sinh học trong cơ thể và trong tương lai không xa, các ứng dụng chăm sóc sức khỏe con người sẽ có khả năng chuẩn đoán bệnh”

Chip vi khuẩn

Phương pháp 'cấy vi khuẩn trên chip' này là một bước tiến khác trong lĩnh vực sinh học tổng hợp. Kỹ thuật giúp vi khuẩn phản ứng với các kích thích đã được thực hiện trước đây, nhưng việc biến công nghệ đó thành ứng dụng trong thế giới thực thì vẫn chưa thành hiện thực.  Nguyên nhân có thể do nhiều nguyên nhận, ví dụ như để đo được các phản ứng kích thích đòi hỏi nhiều thiết bị tinh vi trong phòng thí nghiệm.

Tuy nhiên, bằng cách kết hợp các cảm biến được tạo ra từ các tế bào sống với các thiết bị điện tử công suất cực thấp có thể chuyển đổi phản ứng đó thành tín hiệu không dây, nghiên cứu mới nhất của MIT này thật sự là bước đột phá.

Tác giả chính cửa dự án Phillip Nadeau cho biết: “Ý tưởng của chúng tôi là đưa các tế bào vi khuẩn vào bên trong một thiết bị. Các tế bào sẽ bị ở trong thiết bị, di chuyển cùng thiết bị qua dạ dày."

Cảm biến hình trụ dài khoảng 1,5 inch và chỉ cần 13 microwatt năng lượng để hoạt động. Nhóm nghiên cứu nghĩ rằng có thể bị thu hẹp thiết bị chỉ còn khoảng một phần ba kích thước ban đầu. Cho đến nay, nó đã chứng minh có thể phát hiện được sự hiện diện của máu trong dạ dày của lợn.

Nhóm nghiên cứu được sử dụng pin 2,7 volt, nó có thể cung cấp đủ năng lượng cho thiết bị hoạt động liên tục trong hơn một tháng. Trong tương lai, thiết bị cũng có thể được duy trì bằng cách sử dụng một tế bào voltaic, khai thác axit từ dạ dày để cung cấp năng lượng cho hoạt động của thiết bị, sử dụng công nghệ mà Nadeau và Anantha Chandrakasan, hiệu trưởng trường Kỹ thuật của MIT đã phát triển từ trước.

Nhóm nghiên cứu dự đoán rằng loại cảm biến này có thể được sử dụng một lần hoặc để theo dõi liên tục, gửi thông tin cập nhật từ hệ thống tiêu hóa trong nhiều tuần trong một lần.

Trợ giúp việc chuẩn đoán

Bệnh nhân bị nghi ngờ chảy máu dạ dày hiện nay phải sử dụng phương pháp nội soi để có thể xác nhận vấn đề. Mark Mimee – sinh viên tại trường cho biết: “Mục tiêu của cảm biến này là bạn sẽ không cần làm những thủ tục không cần thiết, mà chỉ bằng việc nuốt một viên nang, và trong một khoảng thời gian tương đối ngắn, bạn sẽ biết có hay không có máu trong dạ dày”.

Có lẽ yếu tố thú vị nhất của nghiên cứu chính là ứng dụng này đã vượt ra ngoài các vấn đề tiêu hóa. Tiềm năng mà các cảm biến có thể nuốt được có thể cung cấp thông tin cho các bác sĩ là vô hạn.

Mimee cho biết thêm: “Hầu hết công việc mà chúng tôi đang nghiên cứu liên quan đến máu, tuy nhiên bạn có thể tạo ra vi khuẩn có phản ứng với bất cứ điều gì và tạo ánh sáng để phản ứng với nó”.