Me kõik tunneme liikuvate kätega roboteid.Nad istuvad tehase põrandal, teevad mehaanilist tööd ja neid saab programmeerida.Ühte robotit saab kasutada mitme ülesande jaoks.
Väikesed süsteemid, mis transpordivad õhukeste kapillaaride kaudu tühiseid koguseid vedelikku, on selliste robotite jaoks tänapäevani vähe väärtuslikud.Teadlaste poolt laboratoorse analüüsi lisandina välja töötatud süsteemid on tuntud kui mikrofluidika või labor-on-a-kiibid ning tavaliselt kasutatakse väliseid pumpasid vedelike liigutamiseks üle kiibi.Seni on selliseid süsteeme olnud raske automatiseerida ning kiibid tuleb projekteerida ja valmistada vastavalt tellimusele iga konkreetse rakenduse jaoks.
ETH professori Daniel Ahmedi juhitud teadlased ühendavad nüüd tavapärase robootika ja mikrofluidika.Nad on välja töötanud seadme, mis kasutab ultraheli ja mida saab kinnitada robotkäe külge.See sobib paljude ülesannete jaoks mikrorobootika ja mikrofluidika rakendustes ning seda saab kasutada ka selliste rakenduste automatiseerimiseks.Teadlased teatavad looduskommunikatsiooni edusammudest.
Seade koosneb õhukesest terava otsaga klaasnõelast ja piesoelektrilisest muundurist, mis paneb nõela vibreerima.Sarnaseid andureid kasutatakse kõlarites, ultrahelipildis ja professionaalsetes hambaraviseadmetes.ETH teadlased saavad muuta klaasnõelte vibratsioonisagedust.Kastes nõela vedelikku, lõid nad paljudest keeristest koosneva kolmemõõtmelise mustri.Kuna see režiim sõltub võnkesagedusest, saab seda vastavalt juhtida.
Teadlased saavad seda kasutada erinevate rakenduste demonstreerimiseks.Esiteks suutsid nad segada väga viskoossete vedelike pisikesi tilka."Mida viskoossem vedelik, seda keerulisem on seda segada," selgitab professor Ahmed."Kuid meie meetod on selles osas suurepärane, kuna see mitte ainult ei võimalda meil luua ühte keerist, vaid segab tõhusalt vedelikke, kasutades keerulisi 3D-mustreid, mis koosnevad mitmest tugevast keerisest."
Teiseks suutsid teadlased pumbata vedelikku läbi mikrokanalisüsteemi, luues spetsiifilisi keerisemustreid ja asetades võnkuvad klaasnõelad kanali seinte lähedusse.
Kolmandaks suutsid nad robot-akustilise seadme abil kinni püüda vedelikus olevad peened osakesed.See toimib, kuna osakese suurus määrab, kuidas see helilainetele reageerib.Suhteliselt suured osakesed liiguvad võnkuva klaasnõela poole, kuhu nad kogunevad.Teadlased näitasid, kuidas selle meetodiga saab kinni püüda mitte ainult elutu looduse osakesi, vaid ka kalaembrüoid.Nad usuvad, et see peaks ka bioloogilisi rakke vedelikesse püüdma."Varem on mikroskoopiliste osakeste kolmemõõtmeline manipuleerimine alati olnud väljakutse.Meie pisike robotkäsi teeb selle lihtsaks,” ütles Ahmed.
"Siiani on tavapärase robootika ja mikrofluidika suuremahuliste rakenduste edusamme tehtud eraldi, " ütles Ahmed."Meie töö aitab need kaks lähenemisviisi kokku viia."Üks korralikult programmeeritud seade saab hakkama paljude ülesannetega."Vedelike segamine ja pumpamine ning osakeste püüdmine saame seda kõike teha ühe seadmega," ütles Ahmed.See tähendab, et homseid mikrofluidkiipe ei pea enam iga konkreetse rakenduse jaoks kohandatud kujundama.Seejärel loodavad teadlased ühendada mitu klaasnõela, et luua vedelikus keerukamaid keerisemustreid.
Lisaks laboratoorsetele analüüsidele võib Ahmed ette kujutada ka muid mikromanipulaatori kasutusvõimalusi, näiteks pisikeste esemete sorteerimist.Võib-olla saaks kätt kasutada ka biotehnoloogias DNA sisestamiseks üksikutesse rakkudesse.Neid saab lõpuks kasutada lisaainete tootmiseks ja 3D-printimiseks.
Materjalid pakub ETH Zürich.Algse raamatu kirjutas Fabio Bergamin.MÄRGE.Sisu saab muuta stiili ja pikkuse järgi.
Hankige oma RSS-lugejas uusimad teadusuudised, mis hõlmavad sadu teemasid igatunnise ScienceDaily uudistevooga:
Rääkige meile, mida arvate ScienceDailyst – ootame nii positiivseid kui ka negatiivseid kommentaare.Kas teil on saidi kasutamise kohta küsimusi?küsimus?