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.

Hội chứng đột tử ở trẻ sơ sinh là ác mộng của cha mẹ. Đó là một hiện tượng hiếm gặp nhưng rất nguy hiểm. Nguyên nhân của tình huống vẫn chưa xác định được. Hầu hết các cha mẹ kiệt sức và thiếu ngủ khi thường xuyên phải thức dậy nhiều lần trong đêm để kiểm tra nhịp thở của trẻ sơ sinh.

Nếu em bé mặc một chiếc áo được làm bằng vải IoT, theo dõi mọi biến động như nhiệt độ, nhịp thở và hoạt động của trẻ sơ sinh 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.

Vải nhúng các thiết bị IoT có thể được sử dụng để theo dõi người già, bệnh nhân bệnh viện và trẻ em. 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 hoặc một thiếu niên không đến đích vào thời gian dự kiến.

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, phải tính đến tọa độ vị trí của cũng như tình trạng tâm lý, sức khỏe của mọi người.

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.

Ví dụ: áo sơ mi IoT không chỉ theo dõi nhịp tim và mức độ hoạt động mà còn có thể thu thập dữ liệu về mức độ oxy và đường trong máu, từ đó có thể có quan sát tổng thể và chính xác hơn về tình hình sức khỏe người dùng.

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 vài 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 nhằm đảm bảo cho các cảm biến hoạt động trong điều kiện thường xuyên cọ sát, va chạm và sau những tác động vật lý và hóa học thường ngày.

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.

Cảm biến trong vải IoT, nhỏ và linh hoạt

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, có chế độ slepp nhằm 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.

Tầm nhìn tương lai

Sự phát triển của y tế cộng đồng trên toàn thế giới, đặc biệt sau đại dịch Covid-19 sẽ thúc đẩy nhu cầu về công nghệ cảm biến IoT đeo hoặc mang. Các thiết bi IoT sẽ cho phép phát hiện sớm những vấn đề quan trọng về sức khỏe cộng đồng, giúp ngành y tế hành động kịp thời để ngăn chặn.

Quá trình phát triển các loại vải IoT và đưa vào thực tế thị trường sẽ vô cùng khó khăn, nhưng là tương lai đầy hứa hẹn. Những nỗ lực công nghệ mới sẽ đưa các loại vải tích hợp sức mạnh của IoT vào cuộc sống hàng ngày và làm cuộc sống của nhân loại mạnh khỏe và bền vững hơn.