Vsi poznamo robote, opremljene s premičnimi rokami.Sedijo v tovarniških tleh, opravljajo mehansko delo in jih je mogoče programirati.En robot se lahko uporablja za več nalog.
Majhni sistemi, ki prenašajo zanemarljive količine tekočine skozi tanke kapilare, so bili do danes za takšne robote malo vredni.Takšni sistemi, ki so jih raziskovalci razvili kot dodatek k laboratorijski analizi, so znani kot mikrofluidiki ali laboratoriji na čipih in običajno uporabljajo zunanje črpalke za premikanje tekočin po čipu.Do sedaj je bilo takšne sisteme težko avtomatizirati, čipe pa je treba načrtovati in izdelovati po naročilu za vsako posebno aplikacijo.
Znanstveniki pod vodstvom profesorja ETH Daniela Ahmeda zdaj združujejo konvencionalno robotiko in mikrofluidiko.Razvili so napravo, ki uporablja ultrazvok in jo je mogoče pritrditi na robotsko roko.Primeren je za široko paleto nalog v aplikacijah mikrorobotike in mikrofluidike in se lahko uporablja tudi za avtomatizacijo takšnih aplikacij.Znanstveniki poročajo o napredku v Nature Communications.
Naprava je sestavljena iz tanke, koničaste steklene igle in piezoelektričnega pretvornika, ki povzroči vibriranje igle.Podobni pretvorniki se uporabljajo v zvočnikih, ultrazvočnih slikah in profesionalni zobozdravstveni opremi.Raziskovalci ETH lahko spremenijo frekvenco vibracij steklenih igel.S pomakanjem igle v tekočino so ustvarili tridimenzionalni vzorec številnih vrtincev.Ker je ta način odvisen od frekvence nihanja, ga je mogoče ustrezno nadzorovati.
Raziskovalci ga lahko uporabijo za predstavitev različnih aplikacij.Najprej so lahko zmešali drobne kapljice visoko viskoznih tekočin.»Bolj ko je tekočina viskozna, težje jo je mešati,« pojasnjuje profesor Ahmed."Vendar pa je naša metoda odlična pri tem, ker nam ne omogoča le ustvarjanja enega samega vrtinca, ampak tudi učinkovito mešanje tekočin z uporabo kompleksnih 3D vzorcev, sestavljenih iz več močnih vrtincev."
Drugič, znanstveniki so lahko črpali tekočino skozi mikrokanalni sistem tako, da so ustvarili posebne vrtinčne vzorce in postavili nihajoče steklene igle blizu sten kanala.
Tretjič, z robotsko akustično napravo so lahko zajeli drobne delce, prisotne v tekočini.To deluje, ker velikost delca določa, kako se odziva na zvočne valove.Relativno veliki delci se premikajo proti nihajoči stekleni igli, kjer se kopičijo.Raziskovalci so pokazali, kako je mogoče s to metodo zajeti ne le delce nežive narave, ampak tudi ribje zarodke.Menijo, da bi moral ujeti tudi biološke celice v tekočinah.»V preteklosti je bilo manipuliranje z mikroskopskimi delci v treh dimenzijah vedno izziv.Naša majhna robotska roka to olajša,« je dejal Ahmed.
"Do zdaj je napredek v obsežnih aplikacijah konvencionalne robotike in mikrofluidike potekal ločeno," je dejal Ahmed."Naše delo pomaga združiti ta dva pristopa."Ena naprava, ki je pravilno programirana, lahko opravi veliko nalog."Mešanje in črpanje tekočin in zajemanje delcev, vse lahko naredimo z eno napravo," je dejal Ahmed.To pomeni, da mikrofluidnih čipov jutrišnjega dne ne bo več treba oblikovati po meri za vsako posebno aplikacijo.Raziskovalci nato upajo, da bodo združili več steklenih igel, da bi ustvarili bolj zapletene vrtinčne vzorce v tekočini.
Poleg laboratorijskih analiz si lahko Ahmed zamisli še druge uporabe mikromanipulatorja, kot je razvrščanje drobnih predmetov.Morda bi lahko roko uporabili tudi v biotehnologiji kot način vnosa DNK v posamezne celice.Sčasoma bi jih lahko uporabili za aditivno proizvodnjo in 3D-tiskanje.
Materiali, ki jih zagotavlja ETH Zurich.Izvirno knjigo je napisal Fabio Bergamin.OPOMBA.Vsebino je mogoče urejati glede na slog in dolžino.
Prejmite najnovejše znanstvene novice v svojem bralniku RSS, ki pokrivajo na stotine tem z vsakournim virom novic ScienceDaily:
Povejte nam, kaj mislite o ScienceDaily – veseli smo pozitivnih in negativnih komentarjev.Imate vprašanja o uporabi spletnega mesta?vprašanje?