Công nghệ đo đường huyết không cần lấy máu sắp trở thành hiện thực nhờ hệ thống GlucoRadar do Đại học Dublin phát triển. Hệ thống sử dụng radar sóng milimet băng tần 60GHz kết hợp mô hình trí tuệ nhân tạo chỉ 598KB, cho phép đo nồng độ glucose qua sóng phản xạ mà không cần châm kim.
Nguyên lý hoạt động của GlucoRadar
Thiết bị đặt cách bề mặt da dưới 5 cm, phát sóng điện từ 60GHz xuyên qua chất lỏng. Khi sóng phản xạ trở lại, chúng mang thông tin về nồng độ glucose dựa trên hiện tượng tán xạ. Phân tử glucose chỉ 1 nanomet, trong khi bước sóng radar khoảng 5 milimet – chênh lệch 5 triệu lần, tạo ra các dấu hiệu năng lượng đặc trưng.
Các nhà nghiên cứu pha chế 16 mức nồng độ glucose từ 50 đến 200 mg/dL, bước nhảy 10 mg/dL, bao phủ ngưỡng hạ và cao đường huyết. Radar thu sóng phản xạ liên tục 2,5 phút cho mỗi mẫu.
Xử lý tín hiệu và mô hình AI
Tín hiệu thô bị nhiễu môi trường, nhóm đã thiết lập quy trình xử lý gồm: lấy trung bình nhiều lần đo, lọc thông cao cắt nhiễu tần số thấp từ chip radar, dùng hàm cửa sổ giảm rò rỉ phổ, và trích xuất tổng năng lượng cùng năng lượng 5 băng tần con. Kết quả là các đường cong năng lượng phức tạp, không tuyến tính.
Mô hình mạng thần kinh tích chập (CNN) được thiết kế tối giản: hai lớp tích chập, một lớp gom cụm, hai lớp kết nối đầy đủ với hơn 150.000 tham số, chỉ chiếm 598KB. Điều này cho phép chạy trực tiếp trên vi điều khiển của đồng hồ thông minh mà không cần đám mây.
Kết quả thử nghiệm và thách thức
Dữ liệu được nhân bản gấp ba bằng kỹ thuật thêm tạp âm nhân tạo. Trên tập kiểm thử, độ chính xác toàn cục đạt trên 90%, điểm F1 vượt 85% ở hầu hết dải nồng độ. Ma trận nhầm lẫn cho thấy tỷ lệ sai giữa các mức kề cận rất thấp.
Tuy nhiên, công nghệ mới chỉ thử nghiệm in vitro trên dung dịch nước. Da người có nhiều lớp mô, độ ẩm, nhiệt độ thay đổi, gây méo sóng. FDA chưa cấp phép thiết bị tiêu dùng dùng radar đo đường huyết. Dù vậy, GlucoRadar vượt trội hơn phương pháp quang học cận hồng ngoại vốn bị mỡ và cơ hấp thụ.
Tiềm năng thương mại hóa
Chip radar tiêu thụ dưới 5 milliwatt, có thể kích hoạt ngắt quãng, giải quyết bài toán pin. Mô-đun radar chỉ vài milimet vuông, phù hợp tích hợp vào nhẫn thông minh hoặc vòng tay. Nhóm Đại học Dublin đã mã nguồn mở toàn bộ dự án, từ thiết kế đến tham số AI, để cộng đồng khoa học toàn cầu cùng hoàn thiện, rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường.
