Ống bơm thông minh giúp truyền tải thuốc

Một loại ống bơm siêu nhỏ tiên tiến giúp chuyển một liều lượng rất nhỏ dung dịch – như thuốc – một các chính xác và linh hoạt. Các hợp chất linh hoạt và cơ chế điều khiển về điện bảo đảm rằng ống dây sẽ hoạt động một cách chính xác – cả việc bơm vào lẫn hút ra.

Thuốc đôi khi phải được phân tán thành những lượng cực nhỏ. Chỉ cần một lượng bằng mấy phần mười của một mililit cũng đủ lý tưởng chữa trị cho bệnh nhân. Các ống bơm siêu nhỏ phần lớn hỗ trợ cho liều lượng thuốc nhỏ bé này. Những ống bơm giống như vậy đã được chế tạo ra và luôn được tối ưu hóa qua hơn 25 năm nay. Chúng được áp dụng trong nhiều lĩnh vực – từ kỹ thuật y khoa đến công nghệ sản xuất nhỏ - bất cứ dung tích nhỏ nào cần được chuyển liều lượng với mức độ cực kì chính xác.

Tuy nhiên, những hệ thống ống bơm siêu nhỏ kể trên thường không được linh hoạt như mong đợi: Chúng thường chỉ hoạt động ở một hướng, nổi bọt trong dung dịch bị hư hại khi vận hành, chúng không chịu được các hạt cản trở, chúng có một lối bơm ra cố định và chúng chứa các bộ phận có thể bị tiêu hao hết như các van hoặc các bánh răng. Cùng với các đối tác thuộc các viện nghiên cứu và ngành công nghiệp, các nhà nghiên cứu thuộc viện nghiên cứu Fraunhofer của Materials IWM tại Freiburg đã phát minh ra một hệ thống ống bơm cải tiến giải quyết được những thiếu sót trên: đó là bơm nhu động siêu nhỏ có thể điều khiển được.

Ống bơm siêu nhỏ mới hoạt động giống như thực quản của con người: dung dịch được đưa vào từ bên trái (hình trên cùng), rồi được đẩy tới bằng sự co lại của ống bơm (hình giữa) và thoát ra bên tay phải (hình phía dưới). (Ảnh: Fraunhofer IWM)

Giám đốc dự án của IWM giải thích “Ống bơm nhu động là một hệ thống cực kì phức tạp. Nó thu gọn lại thành những gợn sóng giống như thực quản của con người, và do đó đẩy dung dịch đi tới – nó thay đổi được hình dạng của chính nó cho phù hợp. Để đạt được điều này, chúng tôi phải sử dụng toàn bộ phạm vi những chất liệu và những hợp chất đặc biệt khác nhau”.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các màng mỏng PZT (lead-zirconate-titanate) được ghép bằng một phương pháp thích hợp với các nguyên tố uốn cong được chế tạo từ chất dẻo gia cường sợi cacbon (carbon-fiber-reinforced plastic - CFRP) và một hình ống mềm dẻo.

 Thielicke cho biết “Chất liệu PZT thay đổi hình dạng của nó ngay khi bạn đưa nó vào từ trường. Điều này giúp cho chúng ta có thể điều khiển hệ thống ống bơm theo phương pháp điện trường”. Thêm vào đó các chất dính đặc biệt gom những thành phần khác nhau của hệ thống bơm lại với nhau. Nhờ vào việc điều khiển điện tử đặc biệt, các lượng nhỏ dung dịch có thể được bơm một cách chính xác qua hệ thống.

Hệ thống bơm nhu động đã trải qua các cuộc thử nghiệm chức năng đầu tiên. Hiện nay các nhà nghiên cứu đang tiến hành ứng dụng ống bơm nhu động siêu nhỏ vào các ứng dụng khác nhau. Thielicke nói “Chúng tôi sẽ làm việc với những mô hình mô phỏng để thực hiện điều này. Chúng tôi sẽ tính toán trước cách thức cấu trúc của ống bơm được sửa đổi để phân tán những liều lượng khác hay những loại dung dịch khác. Điều này sẽ sẽ giúp chúng tôi tiết kiệm thời gian và tiền bạc trong khâu chế tạo."