Đầu nối từ tính cá nhân hóa thiết bị theo dõi y tế

Tùy chỉnh theo yêu cầu người dùng

Các thiết bị chăm sóc sức khỏe có thể đeo được theo dõi tình trạng của bệnh nhân bên ngoài bệnh viện và do đó làm tăng khả năng điều trị. Đồng thời, bệnh nhân được hưởng lợi từ việc truyền dữ liệu không dây và thiết bị phù hợp, đẩy nhanh quá trình phục hồi và tích hợp sự theo dõi y tế vào những hoạt động thông thường. 

Nhưng việc cá nhân hóa điều trị là một thách thức kỹ thuật lớn vì các thiết bị cần phải phù hợp với số lượng lớn bệnh nhân và những phác đồ điều trị khác nhau. Những nghiên cứu về các thiết bị theo dõi y tế có thể co dãn, đeo trên tay hiện bị giới hạn ở các cấu trúc được thiết kế sẵn trong phòng thí nghiệm mà người dùng (bệnh nhân) không có khả năng tự sửa đổi và điều chỉnh.

Để giải quyết thách thức này, Phòng Thí nghiệm Khoa Vật lý mềm của Đại học Johannes Kepler University Linz, Áo do nghiên cứu sinh tiến sĩ Gerald Kettlgruber  dẫn đầu tập trung phát triển các thiết bị theo dõi y tế di động kiểu mô đun, thân thiện với người dùng bằng giải pháp sử dụng các đầu nối từ tính, cho phép những thiết bị đeo mHealth có thể tùy chỉnh theo yêu cầu người dùng.

Cảm biến cơ thể và những bộ phận mô-đun. A) Có sẵn nhiều cảm biến theo dõi các chức năng của cơ thể như HA, điện cơ (EMG), EEG, ECG hoặc FPD. B) Cấu trúc thiết bị đo bao gồm cảm biến, nguồn điện, liên lạc không dây và bộ xử lý tín hiệu. C) Dây đeo cổ tay mHealth mềm theo dõi xung 3 bộ phận. Bộ phận cảm biến đo xung bao gồm bộ vi xử lý, mô-đun BLE tích hợp và nguồn điện. D) Sơ đồ của hai đơn vị mô-đun được liên kết thông qua đầu nối từ tính.

Với các đầu đấu nối từ tính, thiết lập kết nối cơ và điện giữa các bộ phận riêng biệt được thực hiện dễ dàng. Chỉ cần tháo rời và gắn lại các bộ phận có đầu nối từ tính, người dùng có thể tráo đổi nguồn điện và cảm biến tùy thuộc vào nhu cầu cá nhân.

Trong công nghệ mới này, các mảnh nam châm cứng được nhúng trong một ma trận có thể co dãn với các lá kim loại siêu mỏng, thay thế mạch điện của thiết bị. Những điện cực này được chế tạo theo phương pháp làm nhăn, trong đó một lá kim loại siêu mỏng được đưa vào một chất đàn hồi được kéo dài trước. Sau đó chất đàn hồi đó co lại, trên bề mặt lá kim loại tạo thành các nếp nhăn.

Nhờ phương pháp này, điện cực siêu mỏng có thể kéo dài đến mức áp lực, tác dụng lên chất đàn hồi trong quá trình chế tạo. Khi các ứng dụng biến dạng co dãn, các nếp nhăn kim loại sẽ mở ra theo chất đàn hồi.

Biến dạng mở ngăn ngừa hỏng hóc

Để đảm bảo tuổi thọ và độ tin cậy của những thiết bị điện tử có thể đeo, các đầu nối từ tính được thiết kế để thoát khỏi kết nối với thiết bị trước khi lực co dãn đạt đến mức cực đại mà các điện cực có thể chịu được. Nếu không có cơ chế an toàn này, các điện cực sẽ bị đứt vỡ trong quá trình sử dụng hàng ngày.

Khi lực kéo vượt quá lực giữ đầu nối từ tính, kết nối sẽ bị ngắt và mở ra. Để ngăn ngừa sự cố hỏng hóc điện cực, biến dạng mở này được điều chỉnh sao cho kết nối mở ra khi lực tác động thấp hơn đáng kể so với lực kéo khiến các điện cực đứt gãy.

Một mô đun cảm biến xung và nguồn điện, kết hợp với thiết bị vi xử lý và Bluetooth kết nối điện thoại để hiển thị kết quả đo lường thường xuyên.

Vòng đeo tay cảm biến xung có đầy đủ chức năng và tự động hóa sử dụng các mô đun thay thế dễ dàng với các nhiệm vụ khác nhau, đó là mô đun cảm biến, mô đun nguồn điện, mô đun truyền dữ liệu, được người dùng lắp ráp đơn giản, sử dụng các đầu kết nối từ tính. Người dùng chỉ cần cắm các mô đun với nhau theo một quy trình đơn giản.

Các mô đun chức năng có thể dễ dàng thay đổi, sử dụng các snap-on (khóa cài) trên các đầu nối từ, do chi tiết này thực hiện liên kết cơ học và truyền tín hiệu điện.

Những thiết bị đeo được thiết kế như vậy có thể chịu được, những điều kiện khai thác sử dụng khắc nghiệt (bị kéo căng, lắc mạng liên tục) trong cuộc sống hàng ngày của bệnh nhân.

Các đầu nối từ tính có thể hoạt động trong hơn 10.000 kết nối và ngắt kết nối, đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật tương tự như các đầu nối USB-C trong các thiết bị điện tử dân sinh thông dụng.

Vòng đeo tay cảm biến xung đầy đủ chức năng và tự động, được lắp ráp từ các mạch kết nối đáng tin cậy, cho thấy việc triển khai khả thi cho các thiết bị mHealth.