Máy kích thích não sâu không cần pin và chỉ hoạt động nhờ hơi thở

Đây là hệ thống đầu tiên kết hợp tất cả các phần thu năng lượng hiệu quả, lưu trữ năng lượng và bộ kích thích não được kiểm soát.
Máy kích thích não sâu không cần pin và chỉ hoạt động nhờ hơi thở
Các nhà nghiên cứu UConn đã phát triển một cách sạc các thiết bị kích thích não sâu mà không cần nguồn pin. Nguồn: UConn

Các nhà nghiên cứu đã nghĩ ra một cách khéo léo để cung cấp năng lượng cho bộ mô phỏng não sâu và sử dụng chính chuyển động thở của người đó.

Khoảng 150.000 thiết bị kích thích não sâu được cấy ghép mỗi năm. Thường được đặt dưới da ở vùng ngực với các điện cực được cấy vào não, những thiết bị kích thích này được biết là có thể giúp chữa các bệnh thần kinh và tâm thần khi các phương pháp điều trị truyền thống thất bại. 

Vậy, máy kích thích hoạt động như thế nào? Theo thông cáo báo chí do Đại học Connecticut công bố vào ngày 7 tháng 11, não được điều chỉnh bởi các điện cực với các xung điện nhiều lần trong một giây để điều chỉnh hoạt động điện bất thường của não.

Nghiên cứu đã chứng minh rằng các thiết bị kích thích não sâu có thể giúp những người bị bệnh Parkinson và giảm phần lớn các triệu chứng của tình trạng tâm thần như trầm cảm kháng trị và rối loạn ám ảnh cưỡng chế.

Tuy nhiên, những thiết bị kích thích này chạy bằng pin và yêu cầu thay đổi hai ba năm một lần vì "mức tiêu thụ năng lượng cao" của chúng. Thêm vào đó, mỗi lần thay pin đều cần phải phẫu thuật.

ADDAFFI

Các nhà hóa học của Đại học Connecticut Esraa Elsanadidy, Islam Mosa, James Rusling và nhóm của họ đã tìm ra giải pháp và họ đã phát triển một máy kích thích não sâu mà không bao giờ cần thay pin.

Nó hoạt động như thế nào?
Thiết bị hoạt động theo cách mà chuyển động của ngực người dùng được chuyển đổi thành điện năng. Khi người bệnh hít vào và thở ra, thành ngực bị ép lên một máy phát điện nhỏ và mỏng gọi là máy phát điện nano tribonoid. 

Máy phát điện nano chuyển chuyển động đó thành tĩnh điện. Trong máy phát điện nano của máy kích thích não sâu, một dòng điện được tạo ra, dòng điện này sạc một siêu tụ điện. Loại thứ hai cuối cùng phóng điện cung cấp năng lượng cho thiết bị y tế và kích hoạt não.

Elsanadidy cho biết: “Chúng tôi đã tạo ra máy phát điện nano bằng vật liệu nano mới và tạo ra năng lượng đáng kể khi chúng tiếp xúc với nhau, đủ năng lượng để chạy bộ kích thích não sâu”, Elsanadidy cho biết trong một tuyên bố.

"Chúng tôi muốn làm cho điều này phù hợp với phần còn lại của công nghệ hiện có theo cách thông thường. Về nguyên tắc, nếu ai đó đã có máy kích thích não sâu, chúng tôi có thể chỉ cần thay pin bằng máy phát này mà không cần phải trang bị thêm cho họ một thiết bị hoàn toàn mới". nhà hóa học Jim Rusling của UConn cho biết.

Bộ kích thích não sâu tự bền vững
Thiết bị này đã được thử nghiệm bằng cách nhúng máy phát điện nano vào lồng ngực của một con lợn mô phỏng có chứa phổi lợn được kết nối với một máy bơm.

Khi con lợn thở, thành ngực của nó đẩy vào máy phát điện nano, khiến các lớp bên trong máy phát điện cọ xát và tạo ra điện. Dòng điện truyền qua một sợi dây để sạc siêu tụ điện, cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử kích thích đặt bên ngoài khung sườn. Bộ kích thích não sau đó sử dụng điện tích trữ trong siêu tụ điện để tạo ra xung 60 lần một giây.

"Đây là hệ thống đầu tiên kết hợp tất cả các phần thu năng lượng hiệu quả, lưu trữ năng lượng và bộ kích thích não có kiểm soát. Chúng tôi đã chứng minh rằng bộ kích thích não sâu tự bền vững có thể kích thích mô não một cách liên tục bằng cách xen kẽ các giai đoạn kích thích và giai đoạn không Mosa".

ADDAFFI

Các nhà hóa học sẽ thử thiết bị này trên một loài động vật lớn hơn. Bài báo nghiên cứu đã được xuất bản trên Tạp chí Cell Reports Physical Sciences.

Ngân Nguyễn
Theo Interesting engineering
CÙNG CHUYÊN MỤC
ĐỌC THÊM