Thiết bị vỏ điện thoại thông minh giúp kiểm soát lượng đường trong máu bệnh nhân khi di chuyển

Một nhóm kỹ sư thuộc trường Đại học California (UC) San Diego, Hoa Kỳ đã phát triển thành công thiết bị ốp điện thoại và ứng dụng điện thoại thông minh cho phép người sử dụng ngay lập tức lưu lại dữ liệu và theo dõi lượng đường trong máu, thậm chí cả khi họ đang di chuyển.

Các thiết bị theo dõi đường huyết thông thường không mang lại cảm giác thoải mái cho bệnh nhân tiểu đường, đặc biệt là trong trường hợp họ luôn phải mang theo thiết bị bên người mỗi khi muốn di chuyển.

Patrick Mercier, giáo sư về kỹ thuật điện và máy tính tại UC San Diego, cho biết: "Công nghệ tích hợp ứng dụng cho phép đo nồng độ glucose trong máu vào điện thoại thông minh góp phần làm giảm thiểu nhu cầu cần thiết phải mang theo thiết bị đeo bên người của bệnh nhân. Một ưu điểm nữa của ứng dụng này là khả năng tự động lưu trữ, xử lý và truyền tải các cơ sở dữ liệu, chỉ số về lượng đường trong máu người bệnh từ thiết bị điện thoại tới nhà cung cấp dịch vụ hoặc mô hình điện toán đám mây".

Thiết bị có tên gọi là GPhone, là một hệ thống cảm biến glucose xách tay do Mercier, giáo sư công nghệ nano, giáo sư Joseph Wang cùng các đồng nghiệp đến từ Khoa Kỹ thuật, UC San Diego Jacobs phát triển. Công trình nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí Biosensors và Bioelectronics.

Cấu tạo của GPhone gồm hai phần chính. Phần thứ nhất là tấm ốp in 3D bọc ngoài thiết bị điện thoại thông minh, trên góc tấm ốp có gắn một bộ cảm ứng cố định, có thể tái sử dụng. Phần thứ hai bao gồm các viên nén nhỏ chứa enzym, được sử dụng một lần duy nhất, gắn từ tính với cảm biến. Các viên nén này được đặt bên trong một bút (stylus) 3D, gắn bên cạnh ốp điện thoại.

Trong quá trình thử nghiệm, đầu tiên, người sử dụng dùng bút 3D để bắn một viên nén lên bộ phận cảm biến, động tác này có tác dụng kích hoạt bộ cảm biến. Sau khi đặt mẫu máu xét nghiệm lên trên, bộ cảm biến sẽ đo nồng độ glucose trong máu và truyền tải dữ liệu qua cổng Bluetooth tới ứng dụng Android được thiết kế tùy chỉnh để hiển thị các chỉ số trên màn hình điện thoại. Thử nghiệm chỉ diễn ra trong khoảng 20 giây. Viên nén đã qua sử dụng sẽ bị loại bỏ, ngừng kích hoạt cảm biến cho đến khi thực hiện lần kiểm tra tiếp theo. Số lượng viên nén trong bút 3D đủ để sử dụng trong 30 lần kiểm tra trước khi cần bổ sung. Một bảng mạch in cho phép toàn bộ hệ thống chạy để tiêu hao năng lượng pin điện thoại.

Các viên nén chứa enzym có tên gọi glucose oxidase phản ứng với glucose. Phản ứng này tạo ra một tín hiệu điện có thể được đo bằng điện cực của cảm biến. Tín hiệu phát ra càng lớn thì chứng tỏ nồng độ glucose trong máu càng cao. Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm thiết bị với nhiều mức độ glucose và thử nghiệm đều cho các kết quả chính xác.

Điểm thay đổi quan trọng trong thiết kế mới nằm ở chỗ: bộ cảm biến có thể tái sử dụng được. Trong thiết kế cảm biến glucose được nhóm được phát triển trước đó, enzym được đặt cố định trên đầu các điện cực. Tuy nhiên, thiết kế cũ bộc lộ hạn chế do các enzym này sau nhiều lần sử dụng sẽ bị mất dần đi. Khi đó, cảm biến sẽ không còn khả năng hoạt động và cần phải thay thế hoàn toàn. Ý tưởng nén enzym trong các viên nén giúp giải quyết triệt để vấn đề này.

Wang cho biết: "Hệ thống mới hoạt động rất linh hoạt và có thể dễ dàng điều chỉnh để phát hiện các chất khác, phục vụ trong các lĩnh vực y tế, môi trường và quốc phòng”. Hệ thống cho phe khả năng lưu trữ một lượng đáng kể thông tin và dữ liệu, do đó, người dùng có thể theo dõi các ghi chép dữ liệu của họ trong khoảng thời gian dài. Tuy nhiên, mặc dù bộ cảm biến đo hàm lượng glucose có thể tái sử dụng cũng như chi phí các bộ phận in 3D rất phải chăng, nhưng các viên nén có thể nạp lại có thể tốn kém hơn một chút so với các que thử trong dụng cụ theo dõi hàm lượng glucose hiện đang được sử dụng.

Nhóm nghiên cứu hy vọng trong tương lai, họ sẽ tích hợp thành công cảm biến glucose trực tiếp vào điện thoại thông minh chứ không chỉ thông qua vỏ ốp điện thoại. Công trình nghiên cứu hiện tại đang ở giai đoạn chứng minh khái niệm. Các bước thử nghiệm tiếp theo bao gồm: kiểm tra các mẫu máu thực tế cũng như giảm thiểu lượng mẫu máu do nguyên mẫu hiện tại sử dụng ít nhất 12 giọt máu mẫu cần thiết cho mỗi lần kiểm tra. Bên cạnh đó, họ còn lên kế hoạch bổ sung một chức năng trong ứng dụng nhằm gửi thông báo qua điện thoại, nhắc nhở người dùng thực hiện kiểm tra đường huyết.