Chip hiển thị trong đầu của một cây kim tiêm dưới da. Ảnh: Chen Shi/ Đại học Columbia

Ngày nay các thiết bị y tế cấy ghép đang được sử dụng rộng rãi để theo dõi và lập bản đồ các tín hiệu sinh học, hỗ trợ và tăng cường chức năng sinh lý của con người. Tuy nhiên, chúng còn nhiều hạn chế về khối lượng và kích thước. Một thiết bị y tế cấy ghép thường bao gồm các chip, lớp vỏ bọc, dây dẫn, bộ chuyển đổi bên ngoài, và phải dùng pin để lưu trữ năng lượng.

Để giải quyết những hạn chế nêu trên, nhóm các nhà nghiên cứu gồm giáo sư Ken Shepard, giáo sư Lau Family và các đồng nghiệp đã thiết kế thiết bị y tế cấy ghép mới chỉ gồm 1 chip độc lập, không dây, sử dụng sóng siêu âm để cung cấp năng lượng và giao tiếp.Thiết bị có tổng thể tích nhỏ hơn 0,1 mm3, nhỏ như một con mạt bụi và chỉ có thể nhìn thấy dưới kính hiển vi.

Nhóm nghiên cứu cho biết: “Đầu tiên chúng tôi muốn xem hoạt động của một con chip nhỏ nhất mà chúng tôi có thể tạo ra sẽ như thế nào. Sau đó là ý tưởng về 'chip hoạt động độc lập'- mỗi con chip là một hệ thống điện tử hoạt động hoàn chỉnh” được ra đời.

Phiên bản đầu tiên được tiến sĩ Chen Shi thiết kế có khả năng đánh giá hiệu suất của thể tích - số lượng chức năng được chứa trong một đơn vị thể tích nhất định. Tuy nhiên. nhóm nghiên cứu nhận thấy bước sóng của sóng điện từ quá lớn so với kích thước của thiết bị. Do đó, các liên kết truyền thông RF trước đây không sử dụng cho thiết bị này. Để thay thế, họ đã sử dụng sóng siêu âm, có bước sóng nhỏ hơn rất nhiều so với sóng từ để cung cấp năng lượng và giao tiếp không dây với thiết bị. Nhóm nghiên cứu cũng đã chế tạo "ăng-ten" trên đầu chip để giao tiếp và cấp nguồn bằng sóng siêu âm.  Ngoài ra,họ thêm vật liệu áp điện trực tiếp vào mạch tích hợp để chuyển đổi âm thanh năng lượng thành năng lượng điện.

Mục tiêu tiếp theo của nhóm là phát triển các con chip có thể được tiêm vào cơ thể bằng kim tiêm dưới da và sau đó truyền thông tin trở lại cơ thể bằng sóng siêu âm.

Nghiên cứu được công bố  trên tạp chí Science Advances..

(Nguồn: http://www.cesti.gov.vn/)