Всички сме запознати с роботи, оборудвани с подвижни ръце.Те седят на фабричния етаж, извършват механична работа и могат да бъдат програмирани.Един робот може да се използва за множество задачи.
Малки системи, които транспортират пренебрежимо малки количества течност през тънки капиляри, са били от малка стойност за такива роботи до днес.Разработени от изследователи като допълнение към лабораторния анализ, такива системи са известни като микрофлуиди или лаборатория върху чипове и обикновено използват външни помпи за преместване на течности през чипа.Досега подобни системи бяха трудни за автоматизиране и чиповете трябваше да бъдат проектирани и произведени по поръчка за всяко конкретно приложение.
Учените, ръководени от професора на ETH Даниел Ахмед, сега обединяват конвенционалната роботика и микрофлуидиката.Те са разработили устройство, което използва ултразвук и може да бъде прикрепено към роботизирана ръка.Той е подходящ за широк спектър от задачи в микророботичните и микрофлуидичните приложения и може да се използва и за автоматизиране на такива приложения.Учените отчитат напредъка в Nature Communications.
Устройството се състои от тънка, заострена стъклена игла и пиезоелектричен преобразувател, който кара иглата да вибрира.Подобни трансдюсери се използват в високоговорители, ултразвукови изображения и професионално стоматологично оборудване.Изследователите на ETH могат да променят честотата на вибрациите на стъклените игли.Чрез потапяне на игла в течност те създадоха триизмерен модел от много завихряния.Тъй като този режим зависи от честотата на трептене, той може да се контролира съответно.
Изследователите могат да го използват, за да демонстрират различни приложения.Първо, те успяха да смесят малки капчици силно вискозни течности.„Колкото по-вискозна е течността, толкова по-трудно се смесва“, обяснява професор Ахмед.„Въпреки това, нашият метод се отличава с това, защото не само ни позволява да създадем един вихър, но също така ефективно смесваме течности, използвайки сложни 3D модели, съставени от множество силни вихри.“
Второ, учените са успели да изпомпват течност през микроканалната система чрез създаване на специфични вихрови модели и поставяне на осцилиращи стъклени игли близо до стените на канала.
Трето, те успяха да уловят фините частици, присъстващи в течността, с помощта на роботизирано акустично устройство.Това работи, защото размерът на една частица определя как тя реагира на звуковите вълни.Относително големи частици се придвижват към осцилиращата стъклена игла, където се натрупват.Изследователите показаха как този метод може да улови не само частици от неживата природа, но и рибни ембриони.Те вярват, че той също трябва да улавя биологични клетки в течности.„В миналото манипулирането на микроскопични частици в три измерения винаги е било предизвикателство.Нашата малка роботизирана ръка прави това лесно“, каза Ахмед.
„Досега напредъкът в широкомащабните приложения на конвенционалната роботика и микрофлуидиката се извършваше отделно“, каза Ахмед.„Нашата работа помага за обединяването на тези два подхода.“Едно устройство, правилно програмирано, може да се справи с много задачи.„Смесване и изпомпване на течности и улавяне на частици можем да направим всичко с едно устройство“, каза Ахмед.Това означава, че микрофлуидните чипове на утрешния ден вече няма да е необходимо да бъдат специално проектирани за всяко конкретно приложение.След това изследователите се надяват да комбинират множество стъклени игли, за да създадат по-сложни вихрови модели в течността.
В допълнение към лабораторния анализ, Ахмед може да си представи и други приложения за микроманипулатора, като сортиране на малки предмети.Може би ръката може да се използва и в биотехнологиите като начин за въвеждане на ДНК в отделни клетки.В крайна сметка те биха могли да бъдат използвани за адитивно производство и 3D печат.
Материали, предоставени от ETH Zurich.Оригиналната книга е написана от Фабио Бергамин.ЗАБЕЛЕЖКА.Съдържанието може да се редактира за стил и дължина.
Вземете най-новите научни новини във вашия RSS четец, обхващащ стотици теми с ежечасната емисия новини на ScienceDaily:
Кажете ни какво мислите за ScienceDaily – приветстваме както положителните, така и отрицателните коментари.Имате въпроси относно използването на сайта?въпрос?