Cu toții suntem familiarizați cu roboții echipați cu brațe mobile.Ei stau pe podeaua fabricii, efectuează lucrări mecanice și pot fi programați.Un robot poate fi folosit pentru mai multe sarcini.
Sistemele minuscule care transportă cantități neglijabile de lichid prin capilare subțiri au fost de puțină valoare pentru astfel de roboți până astăzi.Dezvoltate de cercetători ca adjuvant la analizele de laborator, astfel de sisteme sunt cunoscute sub numele de microfluidics sau lab-on-a-cips și folosesc de obicei pompe externe pentru a muta fluidele pe cip.Până acum, astfel de sisteme au fost greu de automatizat, iar cipurile trebuie proiectate și fabricate la comandă pentru fiecare aplicație specifică.
Oamenii de știință conduși de profesorul ETH Daniel Ahmed îmbină acum robotica convențională și microfluidica.Ei au dezvoltat un dispozitiv care folosește ultrasunete și poate fi atașat la un braț robot.Este potrivit pentru o gamă largă de sarcini în aplicații de microrobotică și microfluidă și poate fi, de asemenea, utilizat pentru automatizarea unor astfel de aplicații.Oamenii de știință raportează progresul în Nature Communications.
Dispozitivul constă dintr-un ac subțire, ascuțit din sticlă și un traductor piezoelectric care face ca acul să vibreze.Traductoare similare sunt utilizate în difuzoare, imagistica cu ultrasunete și echipamente dentare profesionale.Cercetătorii ETH pot schimba frecvența de vibrație a acelor de sticlă.Prin scufundarea unui ac într-un lichid, au creat un model tridimensional de multe vârtejuri.Deoarece acest mod depinde de frecvența de oscilație, poate fi controlat în consecință.
Cercetătorii îl pot folosi pentru a demonstra diverse aplicații.În primul rând, au reușit să amestece picături mici de lichide foarte vâscoase.„Cu cât lichidul este mai vâscos, cu atât este mai dificil de amestecat”, explică profesorul Ahmed.„Cu toate acestea, metoda noastră excelează în acest sens, deoarece nu numai că ne permite să creăm un singur vârtej, ci și să amestecăm eficient fluidele folosind modele 3D complexe formate din mai multe vârtejuri puternice.”
În al doilea rând, oamenii de știință au reușit să pompeze lichid prin sistemul de microcanale creând modele de vortex specifice și plasând ace de sticlă oscilante aproape de pereții canalului.
În al treilea rând, au reușit să captureze particulele fine prezente în lichid folosind un dispozitiv acustic robot.Acest lucru funcționează deoarece dimensiunea unei particule determină modul în care aceasta răspunde la undele sonore.Particulele relativ mari se deplasează către acul de sticlă oscilant, unde se acumulează.Cercetătorii au arătat cum această metodă poate capta nu numai particule de natură neînsuflețită, ci și embrioni de pește.Ei cred că ar trebui să prindă și celulele biologice în lichide.„În trecut, manipularea particulelor microscopice în trei dimensiuni a fost întotdeauna o provocare.Micul nostru braț robotic face acest lucru ușor”, a spus Ahmed.
„Până acum, progresele în aplicațiile pe scară largă ale roboticii convenționale și microfluidicei au fost realizate separat”, a spus Ahmed.„Munca noastră ajută la reunirea acestor două abordări.”Un singur dispozitiv, programat corespunzător, poate gestiona multe sarcini.„Amestecând și pompând lichide și captând particule, le putem face pe toate cu un singur dispozitiv”, a spus Ahmed.Aceasta înseamnă că cipurile microfluidice de mâine nu vor mai trebui să fie proiectate personalizat pentru fiecare aplicație specifică.Cercetătorii speră apoi să combine mai multe ace de sticlă pentru a crea modele de vortex mai complexe în lichid.
Pe lângă analiza de laborator, Ahmed își poate imagina și alte utilizări pentru micromanipulator, cum ar fi sortarea obiectelor minuscule.Poate că mâna ar putea fi folosită și în biotehnologie ca o modalitate de a introduce ADN-ul în celulele individuale.Ele ar putea fi utilizate în cele din urmă pentru fabricarea aditivă și imprimarea 3D.
Materiale furnizate de ETH Zurich.Cartea originală a fost scrisă de Fabio Bergamin.NOTĂ.Conținutul poate fi editat pentru stil și lungime.
Obțineți cele mai recente știri științifice în cititorul dvs. RSS, care acoperă sute de subiecte, cu fluxul de știri orar ScienceDaily:
Spuneți-ne ce părere aveți despre ScienceDaily - binevenim atât comentariile pozitive, cât și negative.Aveți întrebări despre utilizarea site-ului?întrebare?