Máy ly tâm, trong đó có một động cơ tốc độ cao, là một thiết bị vô cùng quan trọng với xét nghiệm y tế. Nó sử dụng lực ly tâm để chia tách dịch lỏng ra thành các phần riêng biệt, ví dụ như tách huyết tương và virus gây bệnh ra khỏi mẫu máu.
Thế nhưng, một chiếc máy ly tâm có giá lên tới hàng ngàn USD và nó đòi hỏi có nguồn điện mới chạy được. Đó thì lại không phải những điều kiện bạn dễ dàng tìm thấy ở một phòng khám nông thôn, trong một khu vực xa xôi hẻo lánh nào đó ở những đất nước kém phát triển.
Giải pháp cho vấn đề này là gì? Các nhà nghiên cứu đã thử đủ cách để chế tạo các máy ly tâm chạy pin, rồi chạy bằng tay quay nhưng mỗi thiết bị ấy đều có những hạn chế riêng. Cho đến khi, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Stanford có thể tạo ra một chiếc máy ly tâm kéo tay, với giá chỉ 20 cent (chưa đến 5.000 VND).
Một bất ngờ nữa là nó dựa trên nguyên lý của thứ đồ chơi rất quen thuộc: những con quay dây, hay còn gọi là trò tùng xèng mà ai cũng đã từng chơi khi còn nhỏ.
Thứ đồ chơi này chắc không lạ gì đối với tuổi thơ của mỗi người.
Những con quay dây có nguồn gốc từ 3.300 năm trước Công Nguyên. Nó được chế tạo rất đơn giản: từ một vật thể hình đĩa tròn, đục hai lỗ đối xứng quanh tâm và xuyên qua một vòng dây. Bằng cách xoắn mồi dây lại vài vòng rồi khéo léo kéo thả, bạn có thể làm chiếc đĩa quay với vận tốc đáng kinh ngạc.
"Đó chính xác là những gì bạn vẫn làm khi còn là một đứa trẻ", Saad Bhamla một trong những tác giả của thiết bị ly tâm mà anh đặt tên là Paperfuge cho biết. Trở lại thời thơ ấu của mình, Bhamla cũng từng là một đứa trẻ mê mải với những con quay dây.
"Đây là một thứ đồ chơi mà tôi đã từng chơi khi còn nhỏ", anh nói. "Chỉ có điều tôi đã không biết được, chính xác con quay quay nhanh tới mức nào. Cho nên, tôi đã rất tò mò và thiết lập một phép đo với máy ảnh tốc độ cao. Kết quả là điều tôi không thể tin vào mắt mình".
Một con quay đồ chơi này có thể đạt tới tốc độ 10.000 đến 15.000 vòng mỗi phút (RPM), chạm tới tốc độ của một máy ly tâm hiện đại. Bhamla sau đó đã cùng nhóm của mình tiến hành nghiên cứu cơ chế của những con quay dây này.
Tại sao nó có thể đạt tới một vận tốc 15.000 RPM, trong khi tay kéo chỉ cách nhau có vài chục cm? Hóa ra, con quay dây sở hữu một cơ chế truyền động tuyệt vời, để biến chuyển động thẳng thành chuyển động quay một cách vô cùng hiệu quả.
Thiết bị ly tâm siêu rẻ được phát triển bởi các nhà nghiên cứu Stanford.
Để xem một con quay thế này có thể thay thế được các máy quay ly tâm trong các nhiệm vụ phân tích dịch lỏng hay không, Bhamla cùng nhóm của anh nghiên cứu cải tiến nó. Anh chế tạo một đĩa giấy có rãnh nhỏ và đặt vào đó một tuýp chứa máu. Bhamla cũng làm thêm hai chiếc tay cầm trên vòng dây để kéo nó hiệu quả hơn.
Kết quả? Thiết bị thô sơ có tên Paperfuge này có giá chưa tới 5.000 VNĐ, nhưng nó đã thực hiện thành công nhiệm vụ của một chiếc máy ly tâm có giá gấp mấy nghìn lần. Con quay dây cải tiến có thể đạt tới tốc độ 125.000 RPM, sản sinh ra một lực ly tâm 30.000G (G tương đương với gia tốc trọng trường của Trái Đất).
Chỉ cần được quay trong vòng 90 giây, Paperfuge có thể tách huyết tương ra khỏi máu. Sau 15 phút, nó thậm chí có thể cô lập ký sinh trùng sốt rét, nếu trong mẫu máu có sự xuất hiện của chúng.
Những chiếc Paperfuge có thể phục vụ đắc lực trong các phòng xét nghiệm thiếu điều kiện.
Một trong số những nhà đồng sáng chế ra Paperfuge là Manu Prakash. Anh từng được biết đến là người tiên phong trong lĩnh vực chế tạo thiết bị y sinh giá rẻ. Năm 2014, Prakash đã tạo ra được một kính hiển vi ở dạng giấy gập với chi phí chỉ nửa đô la. Giống như chiếc máy ly tâm Paperfuge, kính hiển vi cũng là một trong những công cụ quan trọng để chẩn đoán sốt rét.
Hiện tại, nhóm nghiên cứu của Prakash và Bhamla mới trở về từ một chuyến khảo sát thực địa tại Madagascar. Họ đã mang theo những thiết bị Paperfuge và thực hiện xét nghiệm cho người dân địa phương.
Nếu trải qua được những cuộc thử nghiệm lâm sàng sắp tới, chắc chắn Paperfuge sẽ trở thành giải pháp xét nghiệm tuyệt vời cho những phòng y tế thiếu điều kiện, ở nhiều quốc gia còn khó khăn trên thế giới. Khó có thể tưởng tượng, một trò chơi ra đời từ hơn 5.000 năm trước, bây giờ lại được hồi sinh trong một nhiệm vụ tuyệt vời đến vậy.