Các kỹ sư tại trường Đại học California San Diego đã chế tạo được cảm biến sinh học có thể tiêm và tiêu thụ rất ít năng lượng để theo dõi liên tục nồng độ cồn trong thời gian dài. Chip có kích thước đủ nhỏ để cấy vào trong cơ thể người ở vị trí giữa bề mặt da và được cung cấp năng lượng theo phương thức không dây bằng thiết bị đeo trên người như đồng hồ hoặc miếng dán.
Một trong những thách thức đối với bệnh nhân trong các chương trình điều trị lạm dụng chất kích thích là thiếu các công cụ phù hợp để theo dõi thường xuyên. Máy kiểm tra nồng độ cồn qua hơi thở hiện là phương pháp phổ biến để xác định nồng độ cồn trong máu và là thiết bị rườm rà cần có sự hợp tác của bệnh nhân và không phải lúc nào cũng chính xác. Xét nghiệm máu là kỹ thuật cho kết quả chính xác nhất, nhưng cần được thực hiện bởi kỹ thuật viên có trình độ. Cảm biến nồng độ cồn giống như hình xăm có thể được dán lên da, dễ bóc tách và chỉ sử dụng một lần, là phương pháp mới triển vọng.
Drew Hall, giáo sư kỹ thuật điện và là trưởng nhóm nghiên cứu cho biết: “Cảm biến siêu nhỏ có thể tiêm sẽ được sử dụng trong phòng khám mà không cần phẫu thuật, tạo điều kiện thuận lợi cho bệnh nhân theo dõi tiến trình điều trị theo đơn trong thời gian dài”.
Chip cảm biến sinh học có kích thước khoảng 1 mm3 và có thể được tiêm dưới da trong chất dịch ở khe – chất dịch bao quanh các tế bào của cơ thể. Chip có chứa cảm biến phủ rượu oxidaza, một enzyme tác động có chọn lọc với cồn để tạo ra sản phẩm phụ có thể được phát hiện bằng phương pháp điện hóa. Các tín hiệu điện được truyền không dây đến thiết bị mang theo người như đồng hồ thông minh cung cấp năng lượng theo phương thức không dây cho chip. Hai cảm biến bổ sung trên chip đo các tín hiệu và độ pH cơ bản. Các thiết bị này cản trở việc cung cấp các số liệu chính xác.
Các nhà nghiên cứu đã thiết kế chip tiêu thụ ít điện năng nhất có thể (tổng số 970 nano Wat), thấp hơn khoảng 1 triệu lần năng lượng cần để một chiếc điện thoại thông minh thực hiện cuộc gọi. Chip hoạt động được ở mức điện năng công suất thấp này là nhờ truyền dữ liệu bằng kỹ thuật phản xạ ngược. Hoạt động này diễn ra khi một thiết bị ở gần như đồng hồ thông minh truyền tín hiệu tần số vô tuyến đến chip và chip gửi dữ liệu bằng cách thay đổi và phản xạ các tín hiệu đó. Các nhà nghiên cứu cũng đã thiết kế mạch hiển thị cảm biến siêu tiết kiệm năng lượng cho chip và giảm thiểu thời gian đo chỉ còn 3 giây, dẫn đến năng lượng tiêu thụ ít hơn.
Các nhà khoa học đã thử nghiệm chip trong ống nghiệm với một thiết lập mô phỏng môi trường cấy ghép, liên quan đến hỗn hợp etanol trong huyết thanh người pha loãng bên dưới các lớp da lợn. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu dự kiến thử nghiệm chip trên động vật sống và sẽ phối hợp nghiên cứu tối ưu hóa việc sử dụng chip để theo dõi phục hồi. Các nhà khoa học đang chế tạo những phiên bản chip có thể theo dõi thuốc và những phân tử khác trong cơ thể.
N.P.D (NASATI), theo https://techxplore.com/news/2018-04-tiny-sensor-unobtrusive-long-term-alcohol.html,