Chế tạo cảm biến lưu lượng máu không dây, không dùng pin và phân hủy sinh học

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Stanford đã chế tạo được một thiết bị mới giúp các bác sĩ dễ dàng theo dõi thành công của ca phẫu thuật mạch máu. Cảm biến theo dõi dòng máu chảy qua động mạch. Cảm biến có thể phân hủy sinh học, không sử dụng pin và không dây, nên có kích thước nhỏ gọn và không cần phải gỡ bỏ với khả năng cảnh báo cho các bác sĩ khi xảy ra hiện tượng tắc nghẽn mạch máu ở bệnh nhân. Nghiên cứu đã được công bố chi tiết tạp chí Nature Biomedical Engineering.

"Đo lưu lượng máu rất quan trọng đối với nhiều chuyên ngành y tế, do đó, một cảm biến phân hủy sinh học không dây có thể tác động đến nhiều lĩnh vực bao gồm phẫu thuật mạch máu, cấy ghép, phục hồi và tim mạch", Paige Fox, phó giáo sư phẫu thuật và là đồng tác giả của nghiên cứu nói. "Khi chúng tôi cố gắng chăm sóc bệnh nhân trên khắp vùng Vịnh, Thung lũng trung tâm, California và các khu vực vực khác, thì đây là công nghệ cho phép chúng tôi mở rộng hoạt động chăm sóc mà không cần thăm khám hoặc xét nghiệm trực tiếp".

Theo dõi thành công của ca phẫu thuật trên các mạch máu là một thách thức vì dấu hiệu rắc rối đầu tiên thường xuất hiện quá muộn. Vào thời điểm đó, bệnh nhân cần phẫu thuật thêm ẩn chứa rủi ro như phẫu thuật ban đầu. Cảm biến mới cho phép bác sĩ kiểm tra mạch máu đang phục hồi từ xa, tạo cơ hội cho các can thiệp sớm.

Cảm biến phủ kín quanh mạch đang lành lại, trong đó, máu chảy qua đẩy vào bề mặt bên trong của nó. Khi hình dạng của bề mặt đó thay đổi, ảnh hưởng đến khả năng tích trữ điện tích, có thể được các bác sỹ phát hiện từ xa bằng thiết bị đặt gần da nằm ngoài cơ thể. Thiết bị đó thực hiện thao tác đọc bằng cách ăng-ten của cảm biến, tương tự như máy quét thẻ ID. Trong tương lai, thiết bị này có thể có dạng miếng dán hoặc được tích hợp vào công nghệ khác, như thiết bị đeo trên người hoặc điện thoại thông minh.

Đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm cảm biến trong môi trường nhân tạo, trong đó khí được bơm qua một ống có kích thước bằng động mạch để mô phỏng dòng máu đang hoạt động. Bác sĩ phẫu thuật Yukitoshi Kaizawa, đồng tác giả nghiên cứu, cũng đã cấy ghép cảm biến xung quanh động mạch của chuột. Ngay cả ở quy mô nhỏ này, cảm biến cũng truyền tải thành công thông tin về lưu lượng máu đến đầu đọc không dây. Các phiên bản tương lai của cảm biến này còn có thể xác định được những dao động nhỏ của lưu lượng máu.

Cảm biến mới là phiên bản không dây của công nghệ mà kỹ sư hóa học Zhenan Bao đã phát triển để mang lại cho các chi giả xúc giác tinh tế khi chạm vào. Nhóm nghiên cứu đã biến đổi các vật liệu của cảm biến hiện tại để nó nhạy với máu đang lưu thông nhưng đủ cứng để giữ nguyên hình dạng. Họ cũng phải di chuyển ăng-ten đến vị trí an toàn, không bị ảnh hưởng bởi nhịp đập và thiết kế lại tụ điện để đặt xung quanh động mạch.

Các nhà khoa học hiện đang tìm kiếm phương thức tốt nhất để gắn cảm biến vào mạch máu và điều chỉnh độ nhạy của chúng. Họ cũng đang mong chờ những ý tưởng khác sẽ xuất hiện khi lĩnh vực liên ngành này được quan tâm ngày càng nhiều.

N.T.T (NASATI), theo https://techxplore.com/news/2019-01-wless-battery-free-biodegradable-blood-sensor.html, 8/1/2019