Từ các phòng thí nghiệm đến tay người dùng: Công nghệ theo dõi dinh dưỡng tiên phong của dòng Samsung Galaxy Watch

Mọi thứ bắt đầu từ câu hỏi đơn giản: Liệu chúng ta có thể theo dõi chế độ dinh dưỡng của mình theo thời gian thực, ngay trên cổ tay?

Tính năng Chỉ số Chống oxy hóa trên Galaxy Watch8 của Samsung đã biến điều từng chỉ có trong khoa học viễn tưởng trở thành một công nghệ hiện hữu, giúp người dùng dễ dàng kiểm tra nồng độ carotenoid trong cơ thể chỉ bằng một lần quét ngón tay cái trong vòng 5 giây – đây là chỉ số dinh dưỡng đầu tiên có thể đo được trong ngành.

Với việc thu nhỏ công nghệ cảm biến đạt chuẩn phòng thí nghiệm và độ chính xác vượt trội, thiết bị đã giúp người dùng theo dõi chế độ dinh dưỡng và cung cấp những chỉ số hữu ích hỗ trợ quá trình lão hóa lành mạnh. Để có thể thiết lập chuẩn mực mới trong việc theo dõi sức khỏe trên thiết bị đeo, Samsung đã dành nhiều năm nghiên cứu và thử nghiệm để phát triển công nghệ này.

Cột mốc quan trọng trong việc quản lý dinh dưỡng

Năm 2018, Samsung nhận ra một khoảng trống lớn trên thiết bị đeo: chúng ta có thể dễ dàng theo dõi bước đi hay calo tiêu hao, nhưng chưa có giải pháp đơn giản để đo lường chính xác tác động của chế độ dinh dưỡng đến sức khỏe. Các phân tích dinh dưỡng khi đó chỉ giới hạn trong những xét nghiệm tốn kém và mất thời gian, không phải ai cũng có thể tiếp cận.

Khi tuổi thọ trung bình ngày càng tăng, mối quan tâm xã hội dần chuyển từ việc kéo dài tuổi thọ sang nâng cao chất lượng sống.

Tiến sĩ Hyojee Joung, chuyên gia dinh dưỡng sức khỏe cộng đồng tại Đại học Quốc gia Seoul và cũng là cố vấn trong quá trình phát triển công nghệ này, chia sẻ: “Trong bối cảnh đó, khả năng chống oxy hóa đã trở thành một phương pháp làm chậm quá trình lão hóa được quan tâm. Nếu việc quản lý khả năng chống oxy hóa bị bỏ qua, các gốc oxy phản ứng (ROS) sẽ tích tụ trong cơ thể, làm gia tăng nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như tim mạch, tiểu đường và ung thư.”

Từ nhận thức này, chất chống oxy hóa đã trở thành nền tảng cốt lõi trong sứ mệnh của Samsung. Các kỹ sư và nhà khoa học đã tập trung nghiên cứu carotenoid – một chất chống oxy hóa quan trọng và là chỉ số tin cậy về mức tiêu thụ rau củ quả – để phát triển một thiết bị nhỏ gọn trên cổ tay nhưng vẫn đủ mạnh mẽ để chuyển hóa dữ liệu phức tạp thành dữ liệu sức khỏe đơn giản, dễ hành động và hữu ích cho mọi người.

Thách thức #1: Cách tinh gọn công nghệ cảm biến đạt chuẩn phòng thí nghiệm

Ngay từ những ngày đầu, ý tưởng về một thiết bị đeo có khả năng theo dõi dinh dưỡng đã gặp phải trở ngại lớn: các phương pháp đo lường nồng độ carotenoid truyền thống như quang phổ Raman dựa trên tia laser tuy không xâm lấn và có độ chính xác cao, nhưng lại phụ thuộc vào các thiết bị cồng kềnh, khó có thể ứng dụng cho thiết bị đeo. Do đó, nhiệm vụ đầu tiên của nhóm nghiên cứu là thu nhỏ công nghệ đạt chuẩn phòng thí nghiệm này thành một cảm biến có kích thước nhỏ gọn như đồng xu.

Sau bảy năm thử nghiệm và tối ưu hóa, nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc phát triển cảm biến thu nhỏ, kết hợp đèn LED đa bước sóng và mảng cảm biến quang tùy chỉnh, mang đến khả năng đo nồng độ carotenoid chính xác trong một thiết kế nhỏ gọn.

Jinyoung Park, nhà phát triển từ Bộ phận Sức khỏe Kỹ thuật số tại Samsung Electronics, cho biết: “Bước đột phá của chúng tôi nằm ở việc tích hợp quang phổ phản xạ với đèn LED, cho phép thu nhỏ thiết bị mà vẫn duy trì được độ chính xác cao.”

Khác với các tia laser chỉ phát ra bước sóng hẹp và sắc nét, đèn LED phát xạ trên dải bước sóng rộng hơn. Bằng cách phân tích lượng ánh sáng da hấp thụ ở nhiều bước sóng khác nhau qua các đi-ốt quang, thiết bị có thể ước tính nồng độ carotenoid với độ chính xác ấn tượng. Các thuật toán tiên tiến được hiệu chuẩn liên tục theo thời gian thực cũng giúp duy trì độ chính xác, đồng thời cung cấp thông tin sức khỏe được cá nhân hóa cho mỗi người dùng.

Thách thức #2: Cách đảm bảo khả năng tiếp cận công nghệ cho người dùng

Phát triển thành công cảm biến carotenoid có kích thước chỉ bằng đồng xu là một cột mốc quan trọng. Tuy nhiên, thách thức tiếp theo là đảm bảo công nghệ này có thể hoạt động chính xác và ổn định trên nhiều loại da khác nhau, để người dùng có thể dễ dàng tiếp cận và sử dụng.

Để giải quyết những vấn đề như sự ảnh hưởng của melanin trên các tông da sẫm màu, các kỹ sư Samsung đã chọn đầu ngón tay làm vị trí đo vì đây là khu vực có lượng melanin thấp nhất ở tất cả các nhóm dân tộc. Nhóm nghiên cứu cũng đã thực hiện những điều chỉnh nhỏ, chẳng hạn như tạo áp lực nhẹ lên đầu ngón tay khi quét để tạm thời giảm lưu lượng máu và ảnh hưởng của huyết sắc tố, giúp cải thiện độ chính xác của kết quả.

Các thử nghiệm rộng rãi tại Trung tâm Y tế Samsung với sự tham gia của hàng trăm người đã chứng minh hiệu suất vượt trội của cảm biến. Điều này đã tạo cơ hội để một tính năng phát triển từ phòng thí nghiệm được ứng dụng trong thiết bị đeo dành cho người dùng toàn cầu, cung cấp một giải pháp hoàn chỉnh, phù hợp với cuộc sống hằng ngày.

Cơ chế hoạt động

Carotenoid là các sắc tố tự nhiên có màu đỏ, vàng và xanh lá cây, phổ biến trong các loại trái cây và rau củ. Vì cơ thể con người không thể tự sản xuất carotenoid, nồng độ của chúng trong cơ thể sẽ phản ánh mức độ tiêu thụ rau củ và trái cây của mỗi người.

Tính năng Chỉ số Chống Oxy hóa sẽ đánh giá nồng độ carotenoid trong cơ thể bạn theo các mức độ sau:

Rất thấp: Dưới 50% so với khuyến nghị 400g/ngày của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) Thấp: Từ 50% đến 100%. Tối ưu: Từ 100% trở lên.

“Carotenoid dần được chuyển hóa và tích tụ tại các mô, vì vậy những thay đổi ngắn hạn trong chế độ ăn uống sẽ chưa phản ánh ngay trên chỉ số,” tiến sĩ Hyojee Joung giải thích. “Nghiên cứu của chúng tôi chỉ ra rằng, khi tăng cường bổ sung carotenoid, mức độ carotenoid trong da sẽ cải thiện rõ rệt sau khoảng một đến hai tuần, biến chỉ số này thành công cụ hữu ích để theo dõi thói quen ăn uống đều đặn và lâu dài.”

Ngoài ra, chỉ số này còn bị tác động bởi các yếu tố liên quan đến lối sống như chất lượng giấc ngủ, mức độ căng thẳng và hoạt động thể chất, từ đó trở thành chỉ báo toàn diện về sức khỏe tổng thể. Khi kết hợp với các tính năng có sẵn trên Galaxy Watch8 như huấn luyện giấc ngủ, quản lý vận động và theo dõi sức ép lên mạch máu, Chỉ số chống Oxy hóa sẽ mang đến một cái nhìn toàn diện về sức khỏe, giúp bạn đưa ra những quyết định tối ưu để hỗ trợ quá trình lão hóa lành mạnh.”

Tái định nghĩa trải nghiệm chăm sóc sức khỏe

“Các cảm biến thiết bị đeo thế hệ mới giúp người dùng hình thành thói quen ăn uống lành mạnh bằng cách theo dõi và khuyến khích họ bổ sung đủ trái cây, rau củ quả mỗi ngày,” Giáo sư Yoonho Choi từ Trung tâm Y tế Samsung cho biết. “Về lâu dài, thói quen này có thể giúp phòng ngừa một số bệnh ung thư và bệnh liên quan đến tuổi tác, trở thành một giải pháp lâu dài duy trì sức khỏe cho người dùng.”

Chất chống oxy hóa ngày càng được chú trọng hơn, nhưng các nghiên cứu trước đây vẫn gặp khó khăn vì những thách thức trong việc đo lường chính xác. Tuy nhiên, tính năng Chỉ số Chống oxy hóa trên Galaxy Watch8 đã vượt qua những công nghệ hiện tại và mang lại một bước đột phá với ý nghĩa thực tiễn sâu sắc.

Khả năng đo lường nồng độ chất chống oxy hóa với độ chính xác được công nhận bởi giới chuyên gia của Samsung đã tạo ra một bước ngoặt trong quản lý sức khỏe, đồng thời thiết lập chuẩn mực cho các nghiên cứu trong tương lai. Nhờ giúp người dùng nhận diện sớm nguy cơ và chủ động cải thiện sức khỏe, Samsung đang mở đường cho phương pháp chăm sóc sức khỏe thông minh và chủ động hơn, đồng thời tái định hình vai trò của thiết bị đeo trong việc chăm sóc sức khỏe dự phòng của tương lai.