Wszyscy znamy roboty wyposażone w ruchome ramiona.Siedzą na hali produkcyjnej, wykonują prace mechaniczne i można je programować.Jednego robota można używać do wielu zadań.
Małe systemy, które transportują znikome ilości cieczy przez cienkie kapilary, do dziś nie miały dla takich robotów żadnej wartości.Opracowane przez naukowców jako uzupełnienie analiz laboratoryjnych, takie systemy są znane jako mikroprzepływy lub laboratorium na chipach i zazwyczaj wykorzystują zewnętrzne pompy do przemieszczania płynów po chipie.Do tej pory takie systemy były trudne do zautomatyzowania, a chipy musiały być projektowane i produkowane na zamówienie dla każdego konkretnego zastosowania.
Naukowcy pod kierunkiem profesora ETH Daniela Ahmeda łączą obecnie konwencjonalną robotykę i mikroprzepływy.Opracowali urządzenie wykorzystujące ultradźwięki, które można przymocować do ramienia robota.Nadaje się do szerokiego zakresu zadań w zastosowaniach mikrorobotycznych i mikroprzepływowych, a także może być używany do automatyzacji takich zastosowań.Naukowcy informują o postępie w komunikacji przyrodniczej.
Urządzenie składa się z cienkiej, spiczastej szklanej igły oraz przetwornika piezoelektrycznego, który wprawia igłę w drgania.Podobne przetworniki stosowane są w głośnikach, obrazowaniu ultradźwiękowym i profesjonalnym sprzęcie dentystycznym.Badacze ETH mogą zmieniać częstotliwość wibracji szklanych igieł.Zanurzając igłę w cieczy, stworzyli trójwymiarowy wzór wielu wirów.Ponieważ tryb ten zależy od częstotliwości oscylacji, można nim odpowiednio sterować.
Naukowcy mogą go wykorzystać do zademonstrowania różnych zastosowań.Po pierwsze, udało im się zmieszać maleńkie kropelki bardzo lepkich cieczy.„Im lepka ciecz, tym trudniej ją wymieszać” – wyjaśnia profesor Ahmed.„Jednak nasza metoda jest w tym doskonała, ponieważ nie tylko pozwala nam stworzyć pojedynczy wir, ale także skutecznie miesza płyny przy użyciu złożonych wzorów 3D składających się z wielu silnych wirów”.
Po drugie, naukowcom udało się przepompować ciecz przez system mikrokanalików, tworząc specyficzne wzory wirowe i umieszczając oscylujące szklane igły blisko ścian kanałów.
Po trzecie, udało im się wychwycić drobne cząstki obecne w cieczy za pomocą zrobotyzowanego urządzenia akustycznego.Działa to, ponieważ rozmiar cząstki określa, w jaki sposób reaguje ona na fale dźwiękowe.Stosunkowo duże cząsteczki przemieszczają się w stronę oscylującej szklanej igły, gdzie się gromadzą.Naukowcy pokazali, jak tą metodą można wychwytywać nie tylko cząstki przyrody nieożywionej, ale także zarodki ryb.Uważają, że powinien on również uwięzić komórki biologiczne w cieczach.„W przeszłości manipulowanie mikroskopijnymi cząstkami w trzech wymiarach zawsze było wyzwaniem.Dzięki naszemu maleńkiemu robotycznemu ramieniu jest to łatwe” – powiedział Ahmed.
„Do tej pory postępy w zastosowaniach na dużą skalę konwencjonalnej robotyki i mikroprzepływów następowały oddzielnie” – powiedział Ahmed.„Nasza praca pomaga połączyć te dwa podejścia”.Jedno urządzenie, odpowiednio zaprogramowane, może obsłużyć wiele zadań.„Mieszanie i pompowanie cieczy oraz wychwytywanie cząstek – możemy to wszystko zrobić za pomocą jednego urządzenia” – powiedział Ahmed.Oznacza to, że przyszłe chipy mikroprzepływowe nie będą już musiały być projektowane na zamówienie dla każdego konkretnego zastosowania.Naukowcy mają następnie nadzieję połączyć wiele szklanych igieł, aby stworzyć bardziej złożone wzory wirów w cieczy.
Oprócz analiz laboratoryjnych Ahmed może sobie wyobrazić inne zastosowania mikromanipulatora, takie jak sortowanie drobnych przedmiotów.Być może dłoń mogłaby znaleźć zastosowanie także w biotechnologii jako sposób na wprowadzenie DNA do poszczególnych komórek.Mogłyby ostatecznie zostać wykorzystane do wytwarzania przyrostowego i drukowania 3D.
Materiały udostępnione przez ETH Zurich.Oryginalną książkę napisał Fabio Bergamin.NOTATKA.Treść można edytować pod względem stylu i długości.
Otrzymuj najnowsze wiadomości naukowe w swoim czytniku RSS, obejmujące setki tematów, dzięki cogodzinnemu kanałowi aktualności ScienceDaily:
Podziel się z nami swoją opinią o ScienceDaily – jesteśmy otwarci zarówno na pozytywne, jak i negatywne komentarze.Masz pytania dotyczące korzystania z serwisu?pytanie?