Kính áp tròng thông minh có thể mang lại một cuộc cách mạng trong việc theo dõi hoạt động não và chẩn đoán các bệnh lý về thần kinh.

Các thiết bị giao tiếp thần kinh cấy ghép đã được ứng dụng rộng rãi trong y tế, cụ thể là trong theo dõi hoạt động não. Tuy nhiên, các thiết bị này lại có độ xâm nhập cao, vì vậy cần phải không phản ứng với mô sinh học mềm để không gây chấn thương, và đủ nhỏ để cấy ghép được. Và dù thiết bị không cần quá phức tạp, thì quá trình cấy thiết bị lại yêu cầu độ chính xác cao, đi kèm với đó là mức rủi ro cao.

Chính vì vậy, một nhóm nghiên cứu từ Microelectronic Lab (meLAB), với sự chỉ đọa của Tiến sỹ Hadi Heidari tại Đại học Glasgow, đã cộng tác với Wöhlk Contactlinsen GmbH và Đại học Aarhus, từ đó đưa ra câu hỏi: Liệu ta có thể theo dõi hoạt động não và các cơ quan quan trọng khác một cách an toàn mà không xâm nhập hay không?

Thông thường, kính áp tròng thường được sử dụng trong điều trị các bệnh về tầm nhìn như chứng viễn thị, cận thị, và loạn thị. Ngoài ra, các kính áp tròng điện tử thường được coi như một nền tảng an toàn không xâm nhập trong việc phát hiện, chẩn đoán các dấu hiệu và triệu chứng chủ chốt cho nhiều loại bệnh, bao gồm phát hiện lượng đường glucose trong bệnh nhân tiểu đường và chẩn đoán chứng cườm nước.

Kính áp tròng hiện đại không hề xâm nhập, dễ đeo, và vì vậy là một nền tảng khả thi cho việc cảm nhận và theo dõi hoạt động của não bộ mà không cần cấy ghép hay phẫu thuật. Cụ thể, nước mắt và chuyển động mắt là 2 yếu tố sinh học giúp cho việc chẩn đoán các bệnh lý về thần kinh như Alzheimer và Parkinson.

Tuy nhiên, do các thiết bị đeo truyền thống đều cần dùng pin, nên các kính áp tròng thông mình này sẽ phải sử dụng một công nghệ sạc không dây. Ở những trường hợp tương tự, phương thức truyền năng lượng không dây sẽ được sử dụng, trong đó năng lượng được truyền từ một nguồn tạo điện từ xa tới thiết bị đích.

Ở đây, ta sẽ sử dụng tới ICPT – sạc điện bằng từ thông cảm ứng – một công nghệ đã phổ biến từ lâu trong các ứng dụng sinh y cần tới năng lượng không dây. Trong ICPT, năng lượng sẽ được truyền qua từ trường phát sinh từ 2 cuộn ghép. Đây là một phương án tối ưu trong kính áp tròng điện tử, do có khả năng quy mô hóa cao, thiết kế đơn giản mà lại hiệu quả.

Dù đây là một hình thức truyền năng lượng rất hứa hẹn, kích cỡ vô cùng nhỏ của kính áp tròng thông minh (8mm đường kính trong và 14mm đường kính ngoài) lại làm việc tích hợp ăng ten thu điện mà không làm cản tầm nhìn trở nên rất khó khăn.

Ngoài ra, thử thách cũng không chỉ nằm ở cơ chế sạc điện, mà còn ở tích hợp hệ thống, bao bì và cách đóng gói. Công nghệ nano đã đạt được những tiến triển lớn trong thời gian gần đây, khiến việc thu nhỏ các thiết bị điện tử như cảm ứng, mạch điện, đầu thu, ăng ten, hay thậm chí là màn hình, những thiết bị này lại phải tránh tiếp xúc trực tiếp với giác mạc hoặc kết mạc, bởi lẽ nếu xảy ra tiếp xúc thì có thể gây ra các bệnh lý như viêm giác mạc hoặc viêm mô tế bào. Do đó, bắt buộc cần tới những phương thức đóng gói hiệu quả, linh hoạt, có thích ứng sinh học cho các thiết bị kể trên.

Để giải quyết các vấn đề trên, Heidari cùng đội ngũ nghiên cứu đã thiết kế ra một ăng ten dạng xoắn để truyền điện cũng như kết nối tín hiệu, nằm gọn trong kính áp tròng, trong khi vẫn đảm bảo về tín hiệu và hiệu quả hoạt động. Những kính áp tròng thông mình này đươc làm từ nhựa PI dẻo – chất liệu thường gặp trong kính áp tròng – kết hợp với một ăng ten dạng xoắn tròn được bọc bởi polydimethylsiloxane (PDMS), một chất liệu lý tưởng với giá thành rẻ, màu trong suốt và độ dẻo cao. Để tạo ra độ cong hoàn hảo cho kính áp tròng, các nhà nghiên cứu đã in một con mắt 3D, giúp tầm nhìn không bị ảnh hưởng khi đeo kính.

Tần suất của ăng ten nêu trên rơi vào khoảng 2,4-2,5 GHz, và con số này đã được chứng nhận bởi Cục quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA). Ngoài ra, mức độ tỏa nhiệt trong quá trình sạc cũng được kiểm soát chặt chẽ, thông qua một phần mềm chuyên biệt sử dụng cho các cấu trúc điện từ và được đảm bảo là an toàn cho cơ thể người.

Như vậy, các kính áp tròng điện tử mới này sẽ mở ra một lối đi mới cho việc theo dõi các dấu hiệu quan trọng, cũng như chẩn đoán bệnh, mà không cần phải cấy ghép phức tạp. Thậm chí, nó sẽ trở thành một sản phấm thiết bị đeo thế hệ mới trong tương lai, nếu có thể cải thiện được băng thông, giúp việc sạc điện nhanh hơn.

Theo Advanced Science News

Tin liên quan: