Phòng nghiên cứu IBM Research thuộc công ty máy tính IBM vừa phát triển và thí nghiệm thành công hệ thống cảm biến siêu nhỏ gọn có thể phát hiện sự biến dạng của móng tay khi người dùng thao tác trong cuộc sống thường ngày, từ đó theo dõi tình trạng của nhiều loại bệnh lý từ Parkinson, tim phổi đến khả năng nhận thức của bệnh nhân tâm thần phân liệt hoặc các nguy cơ dẫn đến tử vong ở người lớn tuổi. Qua thử nghiệm ban đầu, hệ thống cảm biến kết hợp với trí tuệ AI phân tích dữ liệu đã có thể lưu lại dữ liệu người bệnh trong quá trình thực hiện các hoạt động hàng ngày như cầm nắm, viết,… với độ chính xác cao. Dự án được nhóm nghiên cứu đăng tải trên tạp chí khoa học Scientific Reports.
Hệ thống cảm biến đặt trên móng tay của IBM xuất phát từ việc tìm kiếm giải pháp để ghi lại dữ liệu về hành vi ở người bệnh Parkinson, đa phần là người lớn tuổi. Ở nhóm người bệnh này, giải pháp theo dõi sức khỏe truyền thống như cảm biến ngoài da tương đối khó áp dụng do các vấn đề về da liễu gây ra hiện tượng kích ứng hoặc cho kết quả đo kém chính xác (da người già thường bị khô, sần sùi). Từ đó, nhóm nghiên cứu phát hiện ra một yếu tố cực kì thú vị, chứa đựng rất nhiều thông tin về sức khỏe con người: lực ngón tay, vì đây là cách phổ biến nhất mà chúng ta tương tác với môi trường xung quanh, từ khẽ nhất như chạm, vuốt để kiểm tra bề mặt, chất liệu, cho đến mạnh nhất như cầm nắm, ném, nắn bóp.
Với nền móng này, nhóm nghiên cứu đi đến quyết định phát triển hệ thống cảm biến lực ngón tay thông qua sự biến dạng của móng. Sự biến dạng này trong đời sống chúng ta có thể không để ý vì chúng chỉ thay đổi rất ít, ở hàng vài micron (micromet). Để dễ hình dung, đường kính một sợi tóc người là vào khoảng 50 đến 100 micron, hoặc một tế bào hồng cầu có đường kính trung bình chưa đến 10 micron. Tuy nhiên, đối với những cảm biến đo sức căng bề mặt chuyên dụng thì đây là mức thay đổi có thể ghi lại được.
Qua phát triển, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc gửi tín hiệu hoàn chỉnh từ đầu ngón tay về thiết bị chủ (ở đây họ sử dụng Apple Watch), đồng thời hình thành những mẫu dữ liệu đặc trưng cho từng động tác khác nhau của ngón tay. Hệ thống cảm biến cũng có thể nhận biết chữ số bằng cách dùng ngón tay viết trên mặt phẳng với độ chính xác lên đến 94%. Dữ liệu được đưa vào máy học ngay trên smartwatch để phân tích nhằm tìm ra các hiện tượng vận động chậm (bradykinesia), rối loạn vận động (dyskinesia) hoặc co giật (tremor), vốn đều là triệu chứng của bệnh Parkinson.
Nhóm nghiên cứu hi vọng dự án sẽ giúp khoa học hiểu thêm về những thay đổi trên cơ thể khi xảy ra các bệnh liên quan đến vận động, hơn nữa còn đa dạng hóa ứng dụng công nghệ kĩ thuật cao vào lĩnh vực y tế, chẳng hạn như bệnh nhân bị bại liệt tứ chi có thể giao tiếp nhờ vào loại cảm biến mới này.
Hệ thống cảm biến đặt trên móng tay của IBM xuất phát từ việc tìm kiếm giải pháp để ghi lại dữ liệu về hành vi ở người bệnh Parkinson, đa phần là người lớn tuổi. Ở nhóm người bệnh này, giải pháp theo dõi sức khỏe truyền thống như cảm biến ngoài da tương đối khó áp dụng do các vấn đề về da liễu gây ra hiện tượng kích ứng hoặc cho kết quả đo kém chính xác (da người già thường bị khô, sần sùi). Từ đó, nhóm nghiên cứu phát hiện ra một yếu tố cực kì thú vị, chứa đựng rất nhiều thông tin về sức khỏe con người: lực ngón tay, vì đây là cách phổ biến nhất mà chúng ta tương tác với môi trường xung quanh, từ khẽ nhất như chạm, vuốt để kiểm tra bề mặt, chất liệu, cho đến mạnh nhất như cầm nắm, ném, nắn bóp.
Với nền móng này, nhóm nghiên cứu đi đến quyết định phát triển hệ thống cảm biến lực ngón tay thông qua sự biến dạng của móng. Sự biến dạng này trong đời sống chúng ta có thể không để ý vì chúng chỉ thay đổi rất ít, ở hàng vài micron (micromet). Để dễ hình dung, đường kính một sợi tóc người là vào khoảng 50 đến 100 micron, hoặc một tế bào hồng cầu có đường kính trung bình chưa đến 10 micron. Tuy nhiên, đối với những cảm biến đo sức căng bề mặt chuyên dụng thì đây là mức thay đổi có thể ghi lại được.
Qua phát triển, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc gửi tín hiệu hoàn chỉnh từ đầu ngón tay về thiết bị chủ (ở đây họ sử dụng Apple Watch), đồng thời hình thành những mẫu dữ liệu đặc trưng cho từng động tác khác nhau của ngón tay. Hệ thống cảm biến cũng có thể nhận biết chữ số bằng cách dùng ngón tay viết trên mặt phẳng với độ chính xác lên đến 94%. Dữ liệu được đưa vào máy học ngay trên smartwatch để phân tích nhằm tìm ra các hiện tượng vận động chậm (bradykinesia), rối loạn vận động (dyskinesia) hoặc co giật (tremor), vốn đều là triệu chứng của bệnh Parkinson.
Nhóm nghiên cứu hi vọng dự án sẽ giúp khoa học hiểu thêm về những thay đổi trên cơ thể khi xảy ra các bệnh liên quan đến vận động, hơn nữa còn đa dạng hóa ứng dụng công nghệ kĩ thuật cao vào lĩnh vực y tế, chẳng hạn như bệnh nhân bị bại liệt tứ chi có thể giao tiếp nhờ vào loại cảm biến mới này.
Nguồn: IBM
