Trong kỷ nguyên của công nghệ đeo thông minh, các nhà khoa học đã cho ra đời một loại vải dệt thông minh (SonoTextile) – một sáng tạo đột phá kết hợp giữa vật liệu dệt truyền thống và cảm biến sóng âm hiện đại, mở ra tiềm năng ứng dụng vượt trội trong y học, thể thao, phục hồi chức năng và tương tác người – máy.
- Tổng quan về vải dệt thông minh
Vải dệt thông minh là loại vải được tích hợp cảm biến hoặc linh kiện điện tử có khả năng phát hiện âm thanh (tiếng tim đập, tiếng thở), tạo ra âm thanh (để phản hồi xúc giác hoặc giao tiếp) hoặc kết hợp cả hai. Vải này thường sử dụng sợi áp điện, sợi dẫn điện, hoặc cảm biến tích hợp trong sợi để ghi nhận dao động cơ học do âm thanh trong cơ thể tạo ra.
- Công nghệ vải
Vải SonoTextile sử dụng sợi thủy tinh mảnh, linh hoạt, hoạt động như một ống dẫn sóng âm học. Hai đầu sợi được gắn các cảm biến áp điện (PZT), cho phép phát và thu sóng âm. Khi vải bị tác động bởi lực chạm, uốn cong hoặc chuyển động cơ thể, năng lượng sóng âm truyền qua sợi sẽ bị suy hao. Mức suy hao này được ghi nhận như tín hiệu phản hồi, từ đó cho phép hệ thống nhận biết và phân tích các kích thích từ môi trường.
Công nghệ này sử dụng mô hình SISO (một đầu vào, một đầu ra) để cảm biến đơn điểm, và MISO (nhiều đầu vào, một đầu ra) để tạo ma trận cảm biến hai chiều – nhờ đó, chỉ với một bộ thu tín hiệu, hệ thống vẫn có thể xác định chính xác vị trí tiếp xúc trên vải thông qua phân tích tần số (FDMA + FFT).
- Tiềm năng ứng dụng
- Vật lý trị liệu & phục hồi chức năng
- Theo dõi bệnh mạn tính (hen suyễn, viêm khớp, Parkinson…)
- Thể thao chuyên nghiệp – tối ưu hiệu suất vận động
- Thiết bị hỗ trợ người khuyết tật
- Giao diện điều khiển không chạm cho thiết bị thông minh, máy tính
- Ứng dụng trong giám sát sức khỏe
- Theo dõi nhịp thở: Vải được dệt vào áo ôm sát bụng, giúp phát hiện các chuyển động hô hấp, nhận diện nhanh chóng tình trạng thở gấp, thở yếu, hoặc rối loạn hô hấp.
Ví dụ: Ghi nhận các âm thanh bất thường khi ngủ, phân tích tiếng thở.
- Giám sát cơ bắp (chuyển động khớp và co cơ): Nhận biết trạng thái co – giãn của cơ tay (như bắp tay trước) dựa trên thay đổi áp lực tiếp xúc, phân tích âm thanh hoạt động cơ-xương, hỗ trợ theo dõi phục hồi sau chấn thương.
- Giám sát giọng nói và phát âm: Giúp theo giõi các rối loạn thần kinh hoặc suy giảm chức năng nói
- Nhận diện cử chỉ tay: Tích hợp thành găng tay thông minh để điều khiển thiết bị, hỗ trợ phục hồi chức năng, chơi game hoặc trong môi trường thực tế ảo (VR/AR).
- Ưu điểm
- Mềm mại, thoáng khí, thân thiện với da – thích hợp mặc trực tiếp trên cơ thể
- Không cần dây hay thiết bị cồng kềnh
- Chi phí thấp, không sử dụng vật liệu quý hiếm hay độc hại
- Chịu được giặt giũ, bền với thời gian và biến đổi nhiệt độ
- Có thể dệt vào nhiều loại vải khác nhau mà vẫn duy trì độ nhạy
- Khó khăn
- Nhiễu tín hiệu do chuyển động cơ thể
- Độ bền sau nhiều lần giặt
- Tích hợp nguồn điện
- Bảo mật và quyền riêng tư dữ liệu
Kết luận
Vải dệt âm học thông minh là một bước đột phá, giúp đưa công nghệ cảm biến và giám sát sức khỏe tích hợp trực tiếp vào trang phục hàng ngày. Với khả năng phát hiện tinh vi, dễ sử dụng và thân thiện với người mặc, loại vải này hứa hẹn sẽ là nền tảng cho thế hệ tiếp theo của thiết bị đeo thông minh, đáp ứng nhu cầu chăm sóc sức khỏe và tương tác công nghệ trong thời đại số