Chẩn đoán các rối loạn này thường là xét nghiệm máu , nhưng vì cơ sở hạ tầng chăm sóc sức khỏe hiện có ở các vùng xa xôi không thể hỗ trợ các xét nghiệm này nên hầu hết mọi người không được chẩn đoán và không được điều trị.
Các phương pháp thông thường cũng bao gồm các quy trình xâm lấn và tốn nhiều công sức, thường tốn thời gian và khiến việc theo dõi theo thời gian thực trở nên không khả thi, đặc biệt là trong bối cảnh thực tế và ở các nhóm dân cư nông thôn.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Pittsburgh và Trung tâm Y tế Đại học Pittsburgh (UPMC - Mỹ) đang đề xuất một thiết bị mới sử dụng máu để tạo ra điện và đo độ dẫn điện của nó, mở ra cánh cửa cho việc chăm sóc y tế ở bất kỳ địa điểm nào. Công trình của họ có tên "Thiết bị phòng thí nghiệm trên máy phát điện nano Millifluidic để theo dõi độ dẫn điện của máu ở tần số thấp " đã được xuất bản trên tạp chí Advanced Materials.
 |
Ngày càng có nhiều con chip nano được tạo ra cho các mục đích y tế. |
Amir Alavi, trợ lý giáo sư về kỹ thuật dân dụng và môi trường tại Đại học New York cho biết : “Khi các lĩnh vực công nghệ nano và vi lỏng tiếp tục phát triển, sẽ có cơ hội phát triển các thiết bị phòng thí nghiệm trên chip có khả năng giải quyết những hạn chế của chăm sóc y tế hiện đại. Những công nghệ này có khả năng biến đổi việc chăm sóc sức khỏe bằng cách cung cấp chẩn đoán nhanh chóng và thuận tiện, cuối cùng là cải thiện kết quả của bệnh nhân và hiệu quả của các dịch vụ y tế."
Độ dẫn điện của máu là thước đo có giá trị để đánh giá các thông số sức khỏe khác nhau và phát hiện các tình trạng bệnh lý. Độ dẫn điện này chủ yếu bị chi phối bởi nồng độ của các chất điện giải thiết yếu, đặc biệt là các ion natri và clorua. Những chất điện giải này không thể thiếu trong vô số quá trình sinh lý, giúp bác sĩ xác định chẩn đoán.
Tiến sĩ Alan Wells, giám đốc y tế của Phòng thí nghiệm lâm sàng UPMC, Phó Chủ tịch điều hành, Bộ phận Phòng thí nghiệm Y học tại Đại học Pittsburgh và UPMC, giải thích: “Máu về cơ bản là một môi trường chứa nước có nhiều phân tử khác nhau dẫn hoặc cản trở dòng điện”.
"Ví dụ, Glucose là một chất dẫn điện. Chúng tôi có thể thấy nó ảnh hưởng như thế nào đến độ dẫn điện thông qua các phép đo này. Do đó, cho phép chúng tôi đưa ra chẩn đoán ngay tại chỗ." - Tiến sĩ Alan Wells nói.
Bất chấp sức sống của nó, kiến thức về độ dẫn điện của máu người vẫn còn hạn chế do những thách thức trong đo lường như độ phân cực điện cực, khả năng tiếp cận mẫu máu người bị hạn chế và sự phức tạp liên quan đến việc duy trì nhiệt độ máu. Đo độ dẫn điện ở tần số dưới 100 Hz đặc biệt quan trọng để hiểu sâu hơn về đặc tính điện của máu và các quá trình sinh học cơ bản, nhưng thậm chí còn khó khăn hơn.
Phòng xét nghiệm bỏ túi
Nhóm nghiên cứu đang đề xuất một thiết bị phòng thí nghiệm trên chip máy phát điện nano millifluidic cải tiến, di động có khả năng đo máu ở tần số thấp. Thiết bị này sử dụng máu làm chất dẫn điện bên trong máy phát điện nano ma sát tích hợp, hay TENG. Hệ thống TENG dựa trên máu được đề xuất có thể chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng thông qua điện khí hóa ma sát.
 |
Thiết kế con chip do Đại học Đại học Pittsburgh nghiên cứu phát triển. |
Quá trình này liên quan đến việc trao đổi electron giữa các vật liệu tiếp xúc, dẫn đến sự truyền điện tích. Trong hệ thống TENG, sự truyền electron và tách điện tích tạo ra sự chênh lệch điện áp dẫn động dòng điện khi vật liệu trải qua chuyển động tương đối như nén hoặc trượt.
Nhóm nghiên cứu phân tích điện áp do thiết bị tạo ra trong các điều kiện tải được xác định trước để xác định độ dẫn điện của máu. Cơ chế tự cấp năng lượng cho phép thu nhỏ máy phát điện nano dựa trên máu được đề xuất. Nhóm nghiên cứu cũng sử dụng các mô hình AI để ước tính trực tiếp độ dẫn điện của máu bằng cách sử dụng các mẫu điện áp do thiết bị tạo ra.
Để kiểm tra độ chính xác của nó, nhóm nghiên cứu đã so sánh kết quả của nó với một thử nghiệm truyền thống đã được chứng minh là thành công. Điều này mở ra cơ hội đưa bài kiểm tra đến nơi mọi người sinh sống. Ngoài ra, máy phát điện nano chạy bằng máu có khả năng hoạt động trong cơ thể ở bất cứ nơi nào có máu, cho phép tự cung cấp năng lượng chẩn đoán bằng cách sử dụng hóa học máu cục bộ.
