Ми всі знайомі з роботами, оснащеними рухомими руками.Вони сидять на заводі, виконують механічну роботу та можуть бути запрограмовані.Один робот може використовуватися для кількох завдань.
Крихітні системи, які транспортують незначну кількість рідини через тонкі капіляри, досі не мали великої цінності для таких роботів.Розроблені дослідниками як доповнення до лабораторного аналізу, такі системи відомі як мікрофлюїдика або лабораторія на чіпі та зазвичай використовують зовнішні насоси для переміщення рідин через чіп.Досі такі системи було важко автоматизувати, і мікросхеми повинні бути розроблені та виготовлені на замовлення для кожного конкретного застосування.
Вчені на чолі з професором ETH Даніелем Ахмедом зараз об’єднують звичайну робототехніку та мікрофлюїдику.Вони розробили пристрій, який використовує ультразвук і може бути прикріплений до роботизованої руки.Він підходить для широкого кола завдань у мікроробототехніці та мікрофлюїдиці, а також може використовуватися для автоматизації таких програм.Вчені повідомляють про прогрес у Nature Communications.
Пристрій складається з тонкої загостреної скляної голки та п’єзоелектричного перетворювача, який змушує голку вібрувати.Подібні перетворювачі використовуються в гучномовцях, ультразвукових зображеннях і професійному стоматологічному обладнанні.Дослідники ETH можуть змінити частоту вібрації скляних голок.Занурюючи голку в рідину, вони створювали тривимірний візерунок із багатьох завитків.Оскільки цей режим залежить від частоти коливань, ним можна відповідним чином керувати.
Дослідники можуть використовувати його для демонстрації різних застосувань.По-перше, вони змогли змішати крихітні краплі високов’язких рідин.«Чим в’язкіша рідина, тим важче її змішувати», — пояснює професор Ахмед.«Однак наш метод є кращим у цьому, тому що він не тільки дозволяє нам створити єдиний вихор, але також ефективно змішує рідини за допомогою складних 3D моделей, що складаються з кількох сильних вихорів».
По-друге, вчені змогли прокачати рідину через систему мікроканалів, створивши специфічні вихрові візерунки та розмістивши скляні голки, що коливаються, близько до стінок каналу.
По-третє, вони змогли вловити дрібні частинки, присутні в рідині, за допомогою роботизованого акустичного пристрою.Це працює, оскільки розмір частинки визначає, як вона реагує на звукові хвилі.Відносно великі частинки рухаються до скляної голки, що коливається, де вони накопичуються.Дослідники показали, як цим методом можна вловлювати не тільки частинки неживої природи, а й ембріони риб.Вони вважають, що він також повинен затримувати біологічні клітини в рідинах.«У минулому маніпулювання мікроскопічними частинками в трьох вимірах завжди було проблемою.Наша маленька роботизована рука робить це легко», — сказав Ахмед.
«Дотепер прогрес у широкомасштабному застосуванні традиційної робототехніки та мікрофлюїдики здійснювався окремо», — сказав Ахмед.«Наша робота допомагає об’єднати ці два підходи».Один пристрій, правильно запрограмований, може впоратися з багатьма завданнями.«Ми можемо змішувати, перекачувати рідини та вловлювати частинки за допомогою одного пристрою», — сказав Ахмед.Це означає, що мікрофлюїдні чіпи завтрашнього дня більше не потрібно буде розробляти спеціально для кожного конкретного застосування.Потім дослідники сподіваються поєднати кілька скляних голок, щоб створити більш складні вихрові моделі в рідині.
Крім лабораторного аналізу, Ахмед може уявити собі інші способи використання мікроманіпулятора, наприклад сортування крихітних предметів.Можливо, руку також можна використовувати в біотехнології як спосіб введення ДНК в окремі клітини.Згодом їх можна буде використовувати для адитивного виробництва та 3D-друку.
Матеріали надані ETH Zurich.Оригінал книги написав Фабіо Бергамін.ПРИМІТКА.Вміст можна редагувати за стилем і довжиною.
Отримуйте останні наукові новини у вашому RSS-рідері, що охоплює сотні тем за допомогою щогодинної стрічки новин ScienceDaily:
Розкажіть нам, що ви думаєте про ScienceDaily – ми раді як позитивним, так і негативним коментарям.Маєте запитання щодо використання сайту?питання?