Trong thời đại hiện nay, công nghệ là thứ không thể thiếu trong đời sống của con người. Nó xuất hiện vào tất cả các lĩnh vực của cuộc sống, từ nông nghiệp cho đến công nghiệp. Công nghệ giúp chúng ta tăng năng suất công việc và sản lượng tạo ra giảm phụ thuộc vào con người. Trong lĩnh vực công nghệ cao và tự động thì cảm biến là chi tiết không thể thiếu, đóng vai trò rất quan trọng và không thể thay thế. Cảm biến có rất nhiều loại khác nhau và đặc biệt nó có giá thành rất thấp.
Cảm biến là gì?
Bộ cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái hay quá trình vật lý, hóa học hay sinh học của môi trường cần khảo sát. Và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin về trạng thái hay quá trình đó.
Thông tin được xử lý để rút ra tham số định tính hoặc định lượng của môi trường. Phục vụ các nhu cầu nghiên cứu khoa học kỹ thuật hay dân sinh và gọi ngắn gọn là đo đạc. Phục vụ trong truyền và xử lý thông tin, hay trong điều khiển các quá trình khác.
Cảm biến thường được đặt trong các vỏ bảo vệ tạo thành đầu thu hay đầu dò (Test probe). Có thể có kèm các mạch điện hỗ trợ. Và nhiều khi trọn bộ đó lại được gọi luôn là “cảm biến”. Tuy nhiên trong nhiều văn liệu thì thuật ngữ cảm biến ít dùng cho vật có kích thước lớn. Thuật ngữ này cũng không dùng cho một số loại chi tiết. Như cái núm của công tắc bật đèn khi mở tủ lạnh. Dù rằng về mặt hàn lâm núm này làm việc như một cảm biến.
Có nhiều loại cảm biến khác nhau và có thể chia ra ba nhóm chính:
Cảm biến vật lý: sóng điện từ, ánh sáng, tử ngoại, hồng ngoại, tia X, tia gamma, hạt bức xạ, nhiệt độ, áp suất, âm thanh, rung động, khoảng cách, chuyển động, gia tốc, từ trường, trọng trường,…
Cảm biến hóa học: độ ẩm, độ PH, các ion, hợp chất đặc hiệu, khói,…
Cảm biến sinh học: đường glucose huyết, DNA/RNA, protein đặc hiệu cho các loại bệnh trong máu[2], vi khuẩn, vi rút…
Cảm biến theo dõi căng thẳng được ra đời
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.
Thiết bị này có giá rẻ, chính xác cao để đo cortisol cho phép theo dõi căng thẳng dễ dàng hơn. Ngoài ra, nó còn có thể theo dõi các tình trạng khác bao gồm lo lắng, rối loạn căng thẳng sau chấn thương và trầm cảm. Tất cả đều liên quan với sự thay đổi nồng độ cortisol.
Phương pháp tạo ra giống một loại cảm biến khác
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.
Quá trình thử nghiệm tính chính xác của loại cảm biến này
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. Công nghệ mới này 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.
Được NASA tài trợ
“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. Công nghệ mới này 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).
Nguồn: Vnexpress.net
