Ứng dụng cảm biến qua hơi thở để xác định bệnh
Tháng 11/2018, các khán giả cũng là những người tham gia trong một nghiên cứu được ngồi trong rạp chiếu phim của phòng thí nghiệm Dolby ở San Francisco (Mỹ). Bộ phim kể về nhà leo núi Alex Honnold không cần dây thừng hay các dụng cụ an toàn để leo lên mặt vách đá cẩm thạch El Capitan cao 2.300m trong Vườn quốc gia Yosemite. Trên sàn phòng chiếu phim, một chuỗi các cảm biến nhỏ xíu đang theo dõi hơi thở của khán giả. GS. Poppy Crum - Trưởng phòng thí nghiệm Dolby cho biết: Khi con người đối mặt với trầm cảm hay cảm xúc dâng trào thì thành phần hóa học trong hơi thở cũng thay đổi theo. Nói dễ hiểu hơn thì khi các cơ căng lên hay nhịp tim gấp gáp thì nó sẽ thay đổi đến cách chúng ta thở. Các cảm biến đã phát hiện lượng CO2 thở ra - một dấu ấn sinh học cổ điển của cơ thể có giao kết với cảm xúc tăng cao.
Thí nghiệm này chỉ là một trong số nhiều thí nghiệm mà GS. Crum đang tiến hành thực hiện dự án phát triển khoa học, tích hợp cảm biến mới và khoa học dữ liệu. Một phần trong khối lượng công việc của bà Crum là hiểu về những sự tương tác sinh lý của con người thông qua sự phản hồi sinh học từ cơ thể, từ phân tích hơi thở đến các mô hình giọng nói hay những thay đổi nhỏ nhất trên khuôn mặt, kích cỡ đồng tử của mắt và nhiệt độ da... Việc khai thác các dữ liệu sinh học này trong tương lai có thể giúp chẩn đoán và điều trị bệnh mà không cần thông qua các xét nghiệm máu phức tạp.
Một nhà khoa học đang thử nghiệm máy sinh thiết hơi thở tại phòng thí nghiệm của Công ty Owlstone Medical ở Cambridge (Anh).
Một công ty khác có trụ sở ở Cambridge (Anh) - đó là Công ty Owlstone Medical cũng đang phát triển ra các máy cảm ứng phân tích hơi thở để lưu trữ các thông tin sinh học. Máy cảm biến này bao gồm một mặt nạ nhựa dùng 1 lần được gắn với 4 ống bằng kim loại có dính những miếng lót có thể kết dính những hợp chất hữu cơ trong hơi thở. Những hợp chất này như những phụ phẩm hình thành từ sự trao đổi chất của cơ thể, phát hiện các hoạt động của hệ vi sinh vật đường ruột cùng sự phân hủy đồ ăn hoặc thuốc men mà chúng ta hấp thụ. Các hợp chất còn đến từ những hóa chất mà chúng ta hấp thụ từ môi trường xung quanh. Những hợp chất này đi vào máu rồi từ đó chuyển vào đường thở. Do vậy, một mẫu hơi thở kéo dài 1 phút có thể đọc trực tiếp để hiểu về sức khỏe và cơ chế xử lý của cơ thể.
Sinh thiết hơi thở
Ông Chris Claxton - người đứng đầu phòng quan hệ đầu tư của Công ty Owlstone Medical chuyên nghiên cứu về sinh thiết hơi thở cho biết: “Hơi thở là một kiểu hình mà có thể thật sự cung cấp nhiều thông tin bổ ích về sức khỏe cá nhân”. Ông Chris phân tích thành phần trong các ống kim loại tại phòng thí nghiệm của Công ty Owlstone Medical, đây cũng là phòng thí nghiệm sinh thiết hơi thở thương mại duy nhất trên thế giới hiện nay. Thiết bị cầm tay của Owlstone có thể được sử dụng ở bất kỳ đâu, trong bệnh viện hay các tư gia. Trọng tâm chẩn đoán của Owlstone là xác định các chỉ dấu chính xác của bệnh tật trong hơi thở. Hiện tại, Công ty Owlstone đang điều hành đợt thử nghiệm chỉ dấu hơi thở lớn nhất thế giới từ trước tới nay do Cục Y tế Anh (NHS) cung cấp ngân sách. Đang có 4.000 bệnh nhân tham gia thử nghiệm, xác định các chỉ dấu phát hiện giai đoạn đầu của bệnh ung thư phổi.
Owlstone cũng giúp xác định các chỉ dấu sinh học dựa trên hơi thở mà có thể tiết lộ thuốc đã hoạt động ra sao trong cơ thể, từ đó giúp các công ty dược tạo ra nhiều cách điều trị hiệu quả hơn. Trên hết, Công ty Owlstone đang xây dựng các xét nghiệm hơi thở theo nhu cầu, chẳng hạn như phát hiện sự phơi nhiễm hóa chất mang lại tiềm năng dùng cho những ai làm việc trong môi trường có các loại hóa chất độc hại. Năm 2019, Owlstone dự định mở các phòng thí nghiệm mới ở Trung Quốc và Mỹ.
Năm 2012, GS. Dina Katabi - Viện Công nghệ Massachusetts (Mỹ) cũng đã phát minh ra một hệ thống cảm biến dùng để theo dõi sức khỏe dài hạn của bệnh nhân thông qua hơi thở, dáng đi, cử động, ngủ và nhịp tim. Phát minh của bà Katabi đã được thương mại hóa thông qua dự án khởi nghiệp Emerald nhắm vào các bệnh nhân Alzheimer’s và Parkinson’s. Emerald hiện đang làm việc với các hãng dược phẩm và công ty công nghệ sinh học trong các thử nghiệm lâm sàng nhằm kiểm tra hiệu quả của một số loại thuốc.
GS. Katabi cũng nhìn ra tiềm năng của công nghệ mới nhằm thu hẹp khoảng cách giữa chăm sóc tại bệnh viện và nhà riêng cho người già hay người ốm nặng bằng cách cho phép bệnh nhân thoải mái sống tại nhà trong khi sức khỏe của họ được theo dõi đáng tin cậy qua hệ thống cảm biến.