Bạn có thể thích
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bách khoa Hồng Kông (PolyU) đã phát triển bộ cảm biến sinh học sợi quang học mới được làm từ vật liệu nhựa tiên tiến, ZEONEX, mở ra những khả năng mới cho các ứng dụng y tế, từ việc cải thiện độ chính xác của phẫu thuật đến cung cấp các phương pháp mới để theo dõi sự phục hồi cơ thể con người từ bên trong cơ thể.
Giáo sư Hwa-yaw cho biết: “Các cảm biến sợi quang học bằng nhựa mới có thể phát hiện những thay đổi cực kỳ tinh vi ngay cả khi chênh lệch nhỏ hơn 1% áp suất khí quyển – đủ nhạy để đo áp suất bên trong phổi khi thở, chỉ thay đổi vài kilopascal”. Tam, giáo sư quang tử chủ trì và là trưởng khoa Điện tại PolyU, người đã dẫn đầu nhóm nghiên cứu phát triển vi cảm biến sợi quang mới.
“Cảm biến sợi quang Polymer lỗ bên” mới tương thích sinh học và có thể được làm nhỏ đến vài micromet. Độ nhạy của chúng đối với áp suất cao gấp 20 lần so với cảm biến sợi quang truyền thống. Chúng được coi là công nghệ giám sát an toàn đường sắt tiên tiến nhất hiện có để giám sát y tế bên trong cơ thể con người.
Sợi quang không chỉ để truyền – chúng còn là cảm biến tốt để phát hiện những thay đổi bên ngoài bằng cách quan sát sự phản xạ của chùm ánh sáng đi qua chúng. Công nghệ sợi quang ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong các ứng dụng y tế, chẳng hạn như thiết bị đo đạc trong phẫu thuật, thiết bị chẩn đoán và hình ảnh, hoặc thiết bị y tế đeo được dựa trên cảm biến.
Tuy nhiên, để triển khai công nghệ cảm biến sợi quang để theo dõi bên trong cơ thể con người, sợi quang truyền thống làm bằng thủy tinh hoặc nhựa có nhược điểm lớn – thủy tinh quá cứng và giòn, trong khi sợi nhựa truyền thống có xu hướng hấp thụ nước. Hơn nữa, các cảm biến sợi quang cần phải có khả năng phát hiện những thay đổi rất tinh vi cho mục đích theo dõi y tế.
Các cảm biến mới do PolyU phát triển giải quyết các vấn đề do thủy tinh và nhựa truyền thống đặt ra. Ngoài ra, cảm biến mới được làm nhạy hơn bằng cách thêm một lỗ bên chạy song song với đường truyền ánh sáng bên trong sợi quang.
Ứng dụng y tế mới
Tam tin rằng các cảm biến mới sẽ cho phép các ứng dụng hoàn toàn mới để theo dõi y tế bên trong cơ thể con người mà trước đây chưa có. Chúng bao gồm cấy ghép ốc tai điện tử thông minh, theo dõi phục hồi gãy xương hoặc theo dõi điều hướng trong thông tim.
“Chúng không nhạy cảm với độ ẩm, dẻo dai và chống vỡ. Chúng cũng trơ về mặt hóa học, tương hợp sinh học và có thể được tạo ra với kích thước siêu nhỏ. Những tính năng độc đáo này làm cho các cảm biến trở nên lý tưởng để tích hợp với các thiết bị cấy ghép y tế, ”ông nói.
Hiện tại, nhóm nghiên cứu PolyU đang làm việc với các đối tác từ các trường đại học Úc và Nhật Bản để phát triển các cảm biến khác nhau cho các ứng dụng giám sát y tế.
Ví dụ, một ốc tai điện tử thông minh có các cảm biến nhỏ PolyU có thể cung cấp thông tin quan trọng về vị trí và lực lượng cho bác sĩ phẫu thuật trong thời gian thực trong quá trình cấy ghép. Việc cấy ghép ốc tai điện tử thông minh sẽ bắt đầu thử nghiệm trong ống nghiệm tại Đại học Melbourne và Bệnh viện Tai và Mắt Hoàng gia Victoria.
PolyU cũng đang làm việc với các nhà nghiên cứu của Đại học Monash để tích hợp cảm biến sợi trong thiết bị cấy ghép chỉnh hình để theo dõi quá trình phục hồi gãy xương.
Nhóm nghiên cứu PolyU sẽ tiếp tục khám phá các ứng dụng theo dõi y tế hơn nữa bằng cách sử dụng các cảm biến sợi quang nhựa mới, bao gồm cả việc sử dụng chúng để điều hướng chính xác và phát hiện hình dạng trong thông tim.
Giáo sư Tam và nhóm của ông cũng đang nghiên cứu để mở rộng khả năng của cảm biến để đo những thay đổi vật lý hoặc hóa học khác như nồng độ axit và nhiệt độ.
“Chúng tôi cũng tìm cách phát triển một mạng lưới cảm biến tích hợp các cảm biến của chúng tôi với các công nghệ mới nổi như Internet-of-Things không dây. Mạng lưới cảm biến sẽ có thể cung cấp một bức tranh toàn diện và chính xác về những thay đổi bên trong cơ thể con người, do đó giúp bệnh nhân trên khắp thế giới thông qua đổi mới công nghệ, ”ông nói.
Kết quả nghiên cứu “Cảm biến sợi quang Polymer lỗ bên” đã được xuất bản vào đầu năm nay trên Tạp chí Optics Letters của Hiệp hội Quang học có trụ sở tại Hoa Kỳ. Một phần của các ứng dụng được phát triển chung với các trường đại học khác đã được cấp bằng sáng chế.
Nguồn: futureiot.tech
