chương 1 giới thiệu tổng quan về đề tài nghiên cứu như lý do chọn đề tài, mục tiêu của đề tài. Tiếp đến là chương 2, cơ sở lý thuyết về các khái niệm vật lí, hoá học và các thành phần được dùng dé nghiên cứu và phát triển đề tài. Chương 3 trình bày về phân tích và thiết kế hệ thống từ tổng quan hệ thống đến các thành phan bên trong. Thực nghiệm và kết quả của dé tài được trình bày thông qua chương 4, thé hiện thực nghiệm qua các thông số mà nhóm thu thập được cùng với kết quả đạt được trong quá trình thực hiện dé tài.
Tổng kết lại phần kết luận về đề tài cùng với hướng phát triển kế tiếp được trình bày ở chương 5. Các phương pháp định lượng nồng độ glucose: Hai phương pháp phổ biến đề phát hiện và điều trị bệnh tiêu đường là e Phương pháp đo xâm lấn (hoặc bán xâm lắn) là trích máu trực tiếp từ bệnh nhân va sử dụng các phương pháp hóa học dé xác định thành phan glucose trong mẫu máu trích được. e Phương pháp đo không xâm lấn là phương pháp sử dụng chat dịch kẽ (chat lỏng được hình thành bằng cách trao đổi mao mach trong quá trình lưu thông máu) thu thập từ mo hôi, nước bọt, nước mặt và bê mặt da nhăm xác định nông độ glucose trong mâu. Ưu và nhược điểm của hai phương pháp sẽ được thé hiện ở bảng 2-1.
Bang 2-1 So sánh 2 phương pháp phô biến dé đo nồng độ glucose trong máu Phương Ưu điểm Nhược điểm pháp Invasive Là phương pháp thông thường đề | Quá trình đo khó chịu với bệnh measurement | do glucose. (Xâm lắn) Chi phí thấp cho mỗi lần kiểm | Không phù hợp với việc theo dõi tra. Các thiết bị có sẵn và chuẩn bị dé Có khả năng bị nhiễm trùng dàng. Non-Invasive Có những tiễn bộ và phát triển Chưa đạt độ chính xác mong measurement trong khoảng thời gian gân đây.
hạ đường huyết. Trang thiét bi phu hop cho qua Trang thiết bị tương đối đắt tiền trình theo dõi liên tục. và không có săn đê sử dụng. Hiện nay, các thiết bi đo đường huyết xâm lấn van rất phố biến trên thị trường.
Theo hình 2-1, báo cáo thị phần của các thiết bi do đường huyết năm 2018 thé hiện rằng các các thiết bị đo đường huyết xâm lấn và bán xâm 14n chiếm gần 3⁄4 thị phần của các thiết bị đo đường huyết. Tuy nhiên, các thiết bị này có nhược điểm là phải trích máu gây đau đớn cho bệnh nhân, đây là nhược điểm quan trọng để dẫn đến việc phat triên các thiết bi đo đường huyết không xâm lấn. Kỹ thuật đo đường huyết không xâm lấn khắc phục được hạn chế quan trọng nhất của kỹ thuật đo xâm lân và bán xâm lan. Mặc dù vậy, sẽ có sự đánh đồi dé phát triên các sản phâm theo hướng này.
Thị phần của các các loại thiết bị đo đường huyết năm 2018 m Thiết bị đo không xâm lấn = Thiết do đo xâm lấn và bán xâm lấn Hình 2-1 Thị phần của các các loại thiết bi đo đường huyết năm 2018 [6] 2. Hướng tiếp cận với phương pháp đo không xâm lan Phương pháp không xâm lấn đang trở thành xu hướng để phát triển các sản phẩm định lượng nông độ glucose của cơ thé. Rất nhiều kĩ thuật đã được giới thiệu cho việc định lượng glucose nham gia tăng độ tin cậy và chính xác cũng như sự thuận tiện khi đo. Hai hướng tiếp cận phổ biến để đo đường huyết không xâm lấn là thông qua nước bọt và các phương pháp quang học.
e Thông qua nước bot: đây là phương pháp dựa trên phản ứng của que thử với mẫu. Việc thu thập nước bọt ở que thử được thực hiện bởi các tuyến riêng lẻ như tuyên nước bọt mang tai, tuyên hàm dưới, tuyên dưới lưỡi và tuyên nước bọt nhỏ [5]. Từ đó có thể xây dựng mô hình dự đoán nồng độ glucose trong cơ thé. Tuy nhiên phương pháp này không dem lại sự thuận tiện cho người dùng mỗi lần đo đường huyết.
e Thông qua các phương pháp quang học: các kỹ thuật này dựa trên quang phô khác nhau và sẽ tương tác với người dùng thông qua một số bộ phận trên cơ thể như đầu ngón tay, dái tai và da ở cánh tay. Sự trợ giúp của các phương pháp quang hoc mang đến độ tin cậy và chính xác hơn trong các tai liệu [5]. Đồng thời phương pháp cũng mang lại sự thuận tiện cho người dùng khi đo. Ưu nhược điểm của một số kỹ thuật quang phô khác nhau dé định lượng nồng độ glucose sẽ được thé hiện ở bảng 2-2.
Bang 2-2 Các kỹ thuật quang phố dé định lượng nồng độ glucose Kỹ thuật Ưu điểm Nhược điểm Quang phổ hồng ngoại Cường độ tín hiệu của Mức độ tán xạ cao. gân Near Infra-Red (NIR) | quang phô tỷ lệ thuận với sô lượng phân tử glucose. | Quang phô hông ngoại Mức độ tán xạ thấp. Ánh sáng có giới hạn trung bình Mid Infra-Red xuyên qua mô.
(MIR) Bị ảnh hưởng bởi nhiễu do nước và các chât chuyên hoá khác. Quang phổ Raman Ít nhạy cảm hơn với nhiệt | Bước sóng laser cho độ và nước. phương pháp không ôn định. Công nghệ siêu âm Công nghệ được thiết l4p | Độ chính xác hạn ché chỉ tôt không gây hại nhiêu với siêu âm, nên cân kêt cho mô tê bảo.
hợp thêm với các phương Thâm nhập lâu bên dưới | Pháp khác. da hoặc mô. Tôn kém về chi phí. Huỳnh quang Độ nhạy cao dé phát hiện | Rất nhạy cảm với pH và phân tử glucose do miễn | nồng độ oxi.
dịch đôi với sự tán xạ ánh sáng Trong các phương pháp này, phương pháp Quang phổ hồng ngoại gần Near Infra-Red (NIR) được nhóm chọn là phương pháp phù hợp đề thực hiện đề tài do có đặc điểm phù hợp như cường độ tín hiệu của quang phổ tỷ lệ thuận với số lượng phân tử glucose. Dinh nghĩa Quang phổ là nghiên cứu về các khía cạnh: e Sự hấp thụ và phát xạ ánh sáng. e Các bức xạ khác của vật chat. Nó liên quan đến sự phân tách ánh sáng (bức xạ điện từ) thành các bước sóng cau thành của nó.
Ứng dụng của quang phố Trong các nghiên cứu quang phổ, năng lượng bức xa được máy quang phố ghi lại sau khi nó tương tác với hoặc được phát ra bởi vật liệu được nghiên cứu. Máy quang phô xuất ra thông tin đưới dang phổ, cho biết cường độ bức xạ dưới dang ham của năng lượng, tan số hoặc bước sóng. Các quang phổ nay sau đó được sử dụng dé thu được thông tin về các đặc tính quan trọng của vật liệu, bao gồm cấu trúc vật lý hoặc hóa học, thành phần và nồng độ. Quang phố có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học bao gồm khoa học vật liệu, y sinh, vật lý thiên văn và phân tích môi trường.
Phân loại quang phố Các kỹ thuật quang phô thường được phân loại theo vùng bước sóng được sử dụng, bản chất của tương tác liên quan hoặc loại vật liệu được nghiên cứu. Phổ biến nhất vẫn là theo vùng bước sóng được sử dụng (sẽ được trình bày chỉ tiết ở mục 2. Bước sóng điện từ 2. Dinh nghĩa Bước sóng là khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm dao động cùng pha hay khoảng cách giữa hai đỉnh sóng (điểm cực đại của sóng).
Nói cách khác là tại một thời điểm nhất định, bước sóng là khoảng cách giữa hai cấu trúc lặp lại của sóng, thường được viết tắt bằng chữ lamda (A) và được minh hoạ ở hình 2-2. “ À > Hình 2-2 Minh hoa bước sóng 2. Phân loại sóng điện từ dựa trên bước sóng Như hình 2-3, dé thấy nhất, trong vùng quang phổ con người có thé nhìn thấy được bang mắt thường các ánh sáng có bước sóng từ 380nm - 700nm trải dài từ màu tím sang đỏ như hình 2-3. b Energy increases Short wavelength Long wavelength l MWA 105mm = 10 nm 1nm 10°nm DADA 10% am 1m 10°m 1 L L 1 L 1 1 Gamma rays X rays Ultraviolet Infrared Microwaves Radio waves T T T T T T T T T T 10Hz 102Hz 10Hz 109Hz 101⁄Hz 103Hz 109H 108Hz 10H 10H — 102Hz High frequency Z Low frequency Pe ` [ Visible 7 ] 7x 10!^Hz 4x 1019Hz Hình 2-3 Các loại sóng điện từ dựa trên bước sóng 11 Ngoài ra, có một sô bước sóng phô biên trong dải sóng điện từ.
Các tia có bước sóng càng thâp có độ xuyên thâu càng cao. Bảng 2-3 Các loại sóng điện từ dựa trên bước sóng Tên Bước sóng Tia gamma < 0.01nm - 10nm Tia tu ngoai 10nm - 380nm Anh sang nhin thay 380nm -700nm Tia hong ngoai 700nm - 1000nm Viba Imm - Im Radio >1m 2. Ứng dung của sóng điện từ ở các bước sóng khác nhau Sóng điện từ với những bước sóng khác nhau sẽ được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sông. e Tia gamma được sử dụng trong y học như phẫu thuật hoặc thiên văn học.
e Tia X được sử dụng nhiều trong y học dé chụp X quang, tìm kiếm các đoạn xương bị ton thương hoặc các dị vật trong cơ thé. e Tia tử ngoại được ứng dung trong điều trị bệnh ung thư, các ngành tiệt trùng và diệt khuẩn. e Tia hồng ngoại giúp chan đoán bệnh từ các mô, tế bào và chế tạo các hệ thống tự động như chuông, đèn tự động. e Sóng viba được sử dụng ở các thiết bị lò vi song.
e Song radio được ứng dung trong lĩnh vực truyền thông, truyén tin hiệu. Ảnh hướng của bước sóng đến các phân tử glucose Lý thuyết về sự chuyên động của các phân tử glucose: e Sự phản xạ và hấp thụ ánh sáng sử dụng bước sóng cụ thé gây ra rung động phân tử glucose tương ứng có thể được quan sát thấy trong quang phổ glucose. e Theo kết quả phân tích thì nhiều liên kết kéo dài và dao động ở các tần số cộng hưởng khác nhau. Ngoài ra, cũng có nghiên cứu cho răng sự hấp thụ ánh sáng sẽ phụ thuộc vào nồng độ phân tử của môi trường [7].
H, 9 H~C—0H HO- C—H H-C—OH H= os OH H,OH Hình 2-4 Cấu trúc phan tử Glucose [7] e Trong phân tử glucose, theo như hình 2-4, dao động giữa OH và CH được biểu diễn có thê được gọi là âm bội đầu tiên, liên kết CH: là âm bội thứ 2. Sự chuyển động của các liên kết dẫn đến việc chuyển động của phân tử glucose, từ đó phan xạ lại ánh sáng chiếu vào từ quang phổ bước sóng giúp nhận biết nồng độ glucose trong máu. Quang pho VIS-NIR 2.