Vải tích hợp IoT chăm sóc sức khỏe

Các thiết bị điện tử đeo như Apple Watch, Fitbit và các màn hình có tín hiệu quan trọng ngày càng trở nên phổ biến và cần thiết. Điều đó thúc đẩy một sự đổi mới mạnh mẽ, đó là vải thông minh với thiết bị điện tử và cảm biến tích hợp ứng dụng InterNet vạn vật (IoT).

Thiết bị đeo cấp y tế ngoài việc cho phép bác sĩ theo dõi bệnh nhân từ xa, còn cung cấp dịch vụ chăm sóc khẩn cấp cho người già, theo dõi trẻ sơ sinh và giúp thu thập dữ liệu trong quá trình thử nghiệm lâm sàng.

Cách thuận tiện nhất là nhúng các cảm biến IoT vào vải áo sơ mi, quần, tất hoặc giày. Quần áo được thiết kế co giãn vừa cơ thể và chứa những thiết bị điện tử thu thập dữ liệu.

Dữ liệu cơ thể hình thành khi da hoặc mồ hôi khi tiếp xúc với vải IoT, cho phép thu thập dữ liệu như nhịp tim, huyết áp, mức đường huyết, mức oxy trong máu, nhiệt độ cơ thể và tần suất hoạt động của người mặc.

Công ty khởi nghiệp công nghệ y tế Rhaeos đã phát triển thiết bị đeo theo dõi không xâm lấn các bệnh nhân bị tích tụ dịch não. Rhaeos ’FlowSense là một cảm biến lưu lượng nhiệt không dây, gắn trên cổ bệnh nhân phía trên ống dẫn lưu sau phẫu thuật để phát hiện sự hiện diện và độ lớn của dịch não tủy.

Thiết bị đeo theo dõi tích tụ dịch não. Ảnh Rhaeos.

Để theo dõi hội chứng đột tử ở trẻ sơ sinh, em bé sẽ mặc một chiếc áo được làm bằng vải IoT, theo dõi mọi biến động như nhiệt độ, nhịp thở và hoạt động thông qua một thiết bị không dây thông minh có thể giúp cha mẹ yên tâm hơn về đêm. Ứng dụng thông minh sẽ cảnh báo cha mẹ về những dấu hiệu khác lạ như nhịp thở bất thường hoặc gián đoạn. Công ty khởi nghiệp Nanit, có trụ sở tại New York đã phát triển một thiết bị đeo có những tính năng như vậy cho trẻ sơ sinh.

  Túi ngủ thông minh cho trẻ em của Nanit . Ảnh: Nanit

Một bộ theo dõi định vị GPS nhúng trong quần áo có thể gửi thông tin, xác định tọa độ của một bệnh nhân mắc chứng mất trí nhớ đi lang thang.

Vải nhúng các thiết bị IoT tích hợp cũng được sử dụng trong những môi trường có độ nguy hiểm cao như công trường xây dựng hoặc hoạt động thám hiểm leo núi...

Đây là một lợi thế rất lớn của vải IoT do quần áo có nhiều điểm tiếp xúc với cơ thể, có thể đưa vào hệ thống nhiều chức năng hơn so với các loại thiết bị đeo thông dụng khác.

Những thách thức thiết kế

Những ứng dụng của vải IoT rất lớn, nhưng cũng có rất nhiều thách thức. Không phải chỉ giao diện người - máy linh hoạt và dễ sử dụng, vải IoT cần phải bền, thông tin chính xác và hoạt động tự cấp điện năng.

Các thiết bị IoT nhúng trong vải phải có độ bền cao do hoạt động trong môi trường cọ xát, va chạm và hao mòn hàng ngày, đồng thời phải giặt được bằng máy. Độ bền của thiết bị IoT có thể có được bằng việc ứng dụng các vật liệu công nghệ nano tiên tiến.

Các thiết bị IoT tích hợp trong vải phải có độ chính xác cao khi thu thập dữ liệu từ các điểm tiếp xúc trên cơ thể người dùng. Sự hao mòn của vải IoT trong sử dụng cũng ảnh hưởng đến độ chính xác của dữ liệu thu thập. Điều đó đòi hỏi nhiều cảm biến với nhiều điểm thu thập dữ liệu hơn hơn hoặc nhiều loại cảm biến khác nhau. Với một số lượng đủ lớn các cảm biến và nhiều loại cảm biến khác nhau, hệ thống xử lý thông tin, sử dụng Trí tuệ Nhân tạo (AI) có thể tham chiếu và so sánh để đưa ra thông tin dữ liệu chính xác.

Một thách thức khác khi nhúng nhiều cảm biến vào vải mà không ảnh hưởng đến kết cấu của vải đòi hỏi phải rất nhỏ và linh hoạt nhưng phải thu thập và truyền dữ liệu liên tục, đảm bảo sự cân bằng giữa hiệu suất, hình thức và sử dụng. Yêu cầu then chốt là nguồn cấp năng lượng phải ổn định và các thiết bị IoT phải tiêu thụ năng lượng ở mức thấp nhất.

Các nhà khoa học đang nỗ lực phát triểu các hệ thống vi mô sinh học công suất thấp phù hợp với các loại vải thông thường và tiết kiệm năng lượng. Đồng thời, các nhà nghiên cứu phát triển các siêu tụ điện siêu nhỏ hữu cơ tích hợp vào vi mạch để duy trì cung cấp năng lượng thường xuyên. Nguồn cấp năng lượng có thể là từ nhiệt độ cơ thể, từ mồ hôi và chuyển động.

Theo Khoa học và Đời sống