Thiết bị cảm biến đo mức độ căng thẳng qua mồ hôi

Một nhà khoa học Mỹ vừa phát triển một thiết bị cảm biến không dây có khả năng đo chính xác mức độ căng thẳng qua lượng mồ hôi toát ra.

Wei Gao, trợ lý giáo sư kỹ thuật y tế tại Viện Công nghệ California Caltech (Mỹ) đã chế tạo một loại cảm biến mồ hôi không dây có thể phát hiện chính xác mức độ cortisol, một hợp chất tự nhiên thường được coi là hormone căng thẳng của cơ thể.

Trong một bài báo cáo trên tạp chí Matter xuất bản ngày 26/2, Gao và các nhà nghiên cứu đã trình diễn cách họ thiết kế, chế tạo, cách thức hoạt động của thiết bị và chứng minh rằng nó có hiệu quả trong việc phát hiện mức độ cortisol theo thời gian thực.

Với chi phí sản xuất thấp và độ chính xác cao, thiết bị cảm biến này có thể giúp dễ dàng theo dõi tình trạng căng thẳng của bệnh nhân, cũng như các vấn đề về sức khỏe tâm thần khác như lo lắng, rối loạn căng thẳng sau chấn thương và trầm cảm.

Thiết bị cảm biến không dây có khả năng đo chính xác mức độ căng thẳng qua lượng mồ hôi toát ra.

Cảm biến mà Gao phát triển sử dụng một phương pháp tương tự một cảm biến mồ hôi khác mà anh mới tạo ra có thể đo mức axit uric trong máu, rất hữu ích để theo dõi các tình trạng như bệnh tim mạch, tiểu đường hoặc bệnh thận. Cả hai loại cảm biến mà Gao và nhóm của ông tạo ra đều làm bằng graphene dạng tấm carbon. Một tấm nhựa được khắc bằng tia laser để tạo ra cấu trúc graphene ba chiều với các lỗ nhỏ có thể phân tích mồ hôi. Những lỗ chân lông chiếm phần lớn diện tích bề mặt trong cảm biến, khiến nó đủ nhạy để phát hiện các hợp chất chỉ tồn tại với một lượng rất nhỏ trong mồ hôi. Những lỗ chân lông nhỏ kết hợp với một kháng thể phân tử hệ thống miễn dịch, đặc biệt nhạy cảm với cortisol giúp cảm biến phát hiện ra các hợp chất.

Trong một thử nghiệm, mồ hôi của một tình nguyện viên đã được thu thập trong vòng sáu ngày để phân tích dữ liệu nồng độ cortisol. Ở một người khỏe mạnh, nồng độ cortisol tăng và giảm theo chu kỳ hàng ngày. Cảm biến ghi nhận các mức độ căng thẳng sẽ cao nhất sau khi thức dậy mỗi sáng và giảm trong suốt cả ngày.

“Theo dõi chu kỳ cortisol hàng ngày của bệnh nhân có thể phản ánh tình trạng sức khỏe tâm thần. Bệnh nhân trầm cảm có kiểu cortisol sinh học khác với những người khỏe mạnh”, Gao nói.

Trong thử nghiệm khác, những thay đổi về mức độ cortisol đã được ghi lại khi chúng xảy ra để đáp ứng với một tác nhân gây căng thẳng cấp tính. Điều này đã được thực hiện thông qua hai thí nghiệm. Đầu tiên, các đối tượng thử nghiệm được yêu cầu thực hiện các bài tập aerobic vì tập thể dục cường độ cao gây ra sự gia tăng mạnh cortisol. Trong thí nghiệm thứ hai, các đối tượng thử nghiệm được yêu cầu ngâm tay vào nước đá, một chất gây căng thẳng đủ để giải phóng cortisol. Trong cả hai thí nghiệm, các cảm biến phát hiện mức cortisol tăng ngay lập tức.

“Thông thường, xét nghiệm máu mất ít nhất một đến hai giờ và việc rút máu gây gia tăng mức độ căng thẳng. Để theo dõi căng thẳng, thời gian là rất quan trọng. Cảm biến của chúng tôi cho kết quả chỉ trong vài phút”, Gao chia sẻ.

Vào tháng 10, NASA đã thông báo rằng Gao là một trong sáu nhà nghiên cứu được chọn tham gia nghiên cứu về sức khỏe của con người trong các nhiệm vụ ngoài vũ trụ. Gao sẽ nhận được tài trợ để phát triển công nghệ cảm biến thành một hệ thống theo dõi sự căng thẳng và lo lắng của các phi hành gia như là một phần của chương trình, được quản lý bởi Viện nghiên cứu phân tích sức khỏe không gian (TRISH).

PV/TH