Nếu bạn bị bệnh tim hoặc gặp trở ngại về giao tiếp do suy nhược, thì một hình xăm công nghệ cao mới sẽ có thể sớm hỗ trợ bạn. Đó là kết luận của một đội nghiên cứu quốc tế đã chế tạo ra những dụng cụ kiểu hình xăm có thể theo dõi nhịp tim, sóng não và sự co cơ.
Dụng cụ trên bám dính vào da mà không cần chất kết dính và co dãn tự nhiên cùng với cơ thể. Đội nghiên cứu cũng đã tích hợp những bộ cảm biến điện và nhiệt độ, các anten truyền, máy thu tín hiệu, nguồn cấp điện, đèn và hàng loạt linh kiện cơ bản của mạch điện vào trong các hình xăm đó.
Phương pháp thông thường theo dõi tín hiệu điện do tim và những cơ quan khác tạo ra là dùng những điện cực bôi chất gel dẫn điện và giữ trên băng dính. Tuy nhiên, những dụng cụ như vậy hạn chế cử động của bệnh nhân và khó thu được những số đo bình thường vì người mang chúng có khả năng bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của một điện cực.
“Nếu bạn muốn cái gì đó có thể mang lên người mà không bực bội, với sự bám dính chắc chắn mà không gây khó chịu, thì bạn muốn nó tương thích với cơ tính và khả năng biến dạng của da”, John Rogers thuộc trường Đại học Illinois, Urbana-Champaign, nói – ông là người lãnh đạo nghiên cứu trên. Với mục tiêu này trong đầu, đội khoa học đã đi tới một thiết kế mạch cho phép một dụng cụ bán dẫn co dãn theo da người.
Một hình xăm công nghệ cao trên da người đang bị kéo căng giữa hai ngón tay. (Ảnh: John Rogers)
Những dòng chất bán dẫn cong lượn
Trong khi những chất bán dẫn thương mại như silicon và gallium arsenide mang lại những mạch điện hiệu quả, thì chúng đồng thời cũng cứng và dễ vỡ. Để làm cho chúng uốn cong và co dãn được, đội khoa học đã định hình thành những dòng cong lượn cực kì mỏng. “Chúng tôi chọn một bánh xốp silicon dày nửa milimet và lát thành những màng rất, rất mỏng”, Rogers nói. Sự lát mỏng này giảm bề dày silicon xuống còn 50 hoặc 100 nm, đủ để cho phép nó uốn cong. Để cho phép silicon co dãn, sau đó các nhà nghiên cứu đã khắc chất liệu thành hình dạng rồng rắn.
“Dây nối kim loại, miếng đệm tiếp xúc, điện trở - nhiều thứ khác nữa, tôi nghĩ, có thể tạo dáng thành những hình dạng này”, Rogers nói. Các bộ phận ngoằn ngoèo đó được lắp lên trên một miếng polyamide rồi sau đó mạch điện được chuyển tới một miếng polyester biến tính đàn hồi chỉ dày 30 µm. Dụng cụ hoàn chỉnh gắn vào da giống hệt như một hình xăm tạm thời, bám dính bởi các tương tác Van der Waals giữa miếng polyester và da, mà không cần chất kết dính.
Karen Cheung, một chuyên gia về hệ thống sinh vi cơ điện tại trường Đại học British Columbia, người không có liên quan trong cn trên, cho biết dụng cụ trên “tiêu biểu cho một tiến bộ lớn so với những điện cực không xâm hại hiện nay”.
Điều khiển một trò chơi vi tính
Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Illinois, Dae-Hyeong Kim, Nanshu Lu và Rui Ma, đã đặt những hình xăm lên trán, lên ngực, chân và cổ của họ để kiểm tra khả năng của những bộ cảm biến này trong việc đọc sóng não, nhịp tim, sự co cơ lúc đi bộ và hoạt động trong cổ họng khi đang nói. Trong thử nghiệm nói, bộ cảm biến có thể phân biệt giữa những từ được nói “lên”, “xuống”, “trái” và “phải”, cho phép Ma điều khiển một trò chơi vi tính chiến lược gọi là Sokoban.
“Người ta có thể tưởng tượng sử dụng công nghệ này để mang lại những cải tiến to lớn trong công nghệ hỗ trợ cho bệnh nhân bị thương tổn tủy sống hoặc chứng thoái hóa thần kinh, như bệnh xơ cứng cơ hoành”, Cheung nói. Bà tin rằng những hình xăm điện tử này có thể mang thoải mái trên người trong những khoảng thời gian dài, giúp người bệnh “lấy lại sự độc lập và chất lượng cuộc sống”.
Trong khi khi dùng dây dẫn để cấp điện và nhận tín hiệu từ những hình xăm, đội khoa học còn tích hợp các nguồn điện và anten truyền vào những hệ khác. Tuy nhiên, cái Rogers gọi là dụng cụ “tối hậu”, kết hợp các bộ cảm biến với một nguồn điện và một hệ truyền dữ liệu không dây, vẫn chưa được chế tạo.
Những tế bào quang điện nhỏ xíu và những cuộn dây cảm ứng, chúng biến đổi một điện trường ngoài biến thiên thành một dòng điện, đều đã được kiểm tra làm nguồn cấp điện. Rogers cho biết các cuộn dây cảm ứng tạm thời là tốt nhất, trong khi các tế bào quang điện cần một dụng cụ dự trữ nếu chúng tạo ra được một nguồn cấp điện lâu dài, đáng tin cậy. Nhưng pin nguồn như thế sẽ làm tăng trọng lượng của dụng cụ, nên các nhà nghiên cứu cũng đề xuất giải pháp khai thác năng lượng từ chuyển động của người mang dụng cụ.
Nguồn: physicsworld.com
