Pin siêu nhỏ: chìa khoá của các ứng dụng y học cấy ghép có tính cách mạng

12:00' AM - Thứ bảy, 12/05/2007

Một nhóm nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne,Đại học Wisconsin và Hãng Advanced Bionics Corp, đã phát triển một hệ thống cấy ghép rất nhỏ có thể giúp giảm đau đớn cho hàng triệu người bị các bệnh rối loạn thần kinh, như tiểu tiện mất chủ động và đột qụy.

Cấu phần chính của hệ thống cấy ghép là một pin siêu nhỏ, kích thước chỉ bằng 1/100 của pin AA tiêu chuẩn, tuy nhiên có công suất tương đương. Một thành công đáng kể của các nhà thiết kế pin này là kéo dài được tuổi thọ của pin, là một yêu cầu thiết yếu trong các ứng dụng sinh y học và cũng có thể cho các ứng dụng không thuộc ngành Y tế xuất hiện trong những năm tới. Trong xuất bản phẩm Frontier 2004 của Argonne, Hisashi Tsukamoto, Giámđốc điều hành Hãng Quallion cho biết, pin do Hãng Quallion thiết kế và chế tạo là loại pin xạc, hình trụ, nhỏ nhất từ trước đến nay. Pin cung cấp nguồn điện lâu dài, tạo thuận lợi khắc phục một trong các trở ngại cơ bản của các thiết bị vi điện tử dùng trong y học. Các loại pin dùng cho mục đích này trước đây to hơn, tuổi thọ ngắn hơn và không xạc được. Hậu quả là chỉ có ít thiết bị cấy ghép như máy tạo nhịp tim mới được phát triển để sử dụng cho bệnh nhân. Đột phá chủ chốt ở loại pin mới này là bản chất hóa học ion liti của pin, dẫn đến tuổi thọ cao hơn nhiều so với pin liti sẵn có hiện nay.

Đột phá này là kết quả tận dụng ưu thế kinh nghiệm của Argonne trong lĩnh vực phát triển hóa học pin tiên tiến tuổi thọ cao. Argonneđược coi là một phận của Văn phòng Công nghệ về Xe và Freedomcar của Bộ Nănglượng Mỹ, nhằm phát triển pin tiên tiến dùng cho xe điện lai. Pin mới được chế tạo là một phần trong nghiên cứu chung với nhóm nghiên cứu về silicon hữu cơ của Giáo sư Robert Westthuộc Trường Đại học Wisconsin.

Các chất điện phân polyme

Các nhà nghiên cứu trên đã cộng tác với Hãng Quallion phát triển một loại chất điện phân polyme" với các phân tử chứa mạch si li- con-oxy, có độ dẫn điện tốt và rất an toàn". Tiến sĩ Khalil Amine của Argonne, là nhà đồng phát minh loại pin mới cho biết, vật liệu này cóđộ dẫn điện cao nhất từ trước đến nay trong tất cả các chất điện phân polyme và không dễ bị cháy. Đây là vật liệu cho phép chế tạo pin rất nhỏ, tuổi thọ cao, phù hợp với các thiết bị y tế.

Tiến sĩ Amine và các nhóm nghiên cứu khác đang tiếp tục nghiên cứu nâng cao công năng của pin hiện nay để đạt tới loại pin nhỏ thế hệ mới sử dụng chất điện phân polyme. Mục tiêu là đạt tuổi thọ cao đến 10 năm hoặc lâu hơn nữa. Tài trợ cho chương trình nghiên cứu gồm có kinh phí của Viện Công nghệ và Tiêu chuẩn Quốc gia.

Các nơron phỏng sinh học

Hợp tác với Hãng Advanced Bionics Corp., các nhà phát triển pin đã hỗ trợ chế tạo thiết bị gọi là "Nơron phỏng sinh học" hoặc Bion (Bionic Neurons), hiện đang ở giaiđoạn thử nghiệm tính khả thi. Bionđược cấu tạo từ ba cấu phần tích hợp:

+ Pin, hoạt động ở nhiệt độ cơthể bình thường.

+ Bộ vi kích thích tiên tiến do Hãng Advanced Bionics chế tạo.

+ Hệ thống điều khiển, dùng để quản lý tái lập trình và xạc pin từ xa.

Toàn bộ hệ thống bion cấy ghép có kích thước bằng 1/35 của pin AA tiêu chuẩn và có thể cấy ghép bằng phương pháp can thiệp tối thiểu. Các thiết bị dùng để chữa trị các chứng suy yếu cơ, như mất chủ động tiểu tiện v.v...

Khi sử dụng, các bion được cấy ghép gần dây thần kinh, ởđó chúng phát ra vi xung điện, kích thích các cơ và dây thần kinh liền kề. Cường độ và tần suất xung kích thích có thểđược lập trình từ ngoài cơ thể và pin rất nhỏ có thể xạc không dây bằng cách dùng điện trường. Nhóm nghiên cứu cho biết, các thử nghiệm tính khả thi chữa trị chứng mất chủđộng tiểu tiện trên bệnh nhân cho đến nay tỏ ra có kết quả hứa hẹn.

Theo Argonne, chuyên ngành hóa học pin của hãng đã sẵn sàng cấp licent trong một số lĩnh vực sử dụng chọn lọc.

P.V

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)