Všetci poznáme roboty vybavené pohyblivými ramenami.Sedia v továrni, vykonávajú mechanickú prácu a dajú sa naprogramovať.Jeden robot môže byť použitý na viacero úloh.
Drobné systémy, ktoré prepravujú zanedbateľné množstvo kvapaliny cez tenké kapiláry, mali pre takéto roboty až do dnešného dňa malú hodnotu.Takéto systémy, vyvinuté výskumníkmi ako doplnok k laboratórnej analýze, sú známe ako mikrofluidika alebo lab-on-a-chips a zvyčajne používajú externé pumpy na pohyb tekutín cez čip.Doteraz bolo ťažké automatizovať takéto systémy a čipy musia byť navrhnuté a vyrobené na zákazku pre každú konkrétnu aplikáciu.
Vedci pod vedením profesora ETH Daniela Ahmeda teraz spájajú konvenčnú robotiku a mikrofluidiku.Vyvinuli zariadenie, ktoré využíva ultrazvuk a je možné ho pripevniť na robotické rameno.Je vhodný pre širokú škálu úloh v mikrorobotike a mikrofluidike a môže sa použiť aj na automatizáciu takýchto aplikácií.Vedci hlásia pokrok v Nature Communications.
Zariadenie pozostáva z tenkej, zahrotenej sklenenej ihly a piezoelektrického meniča, ktorý spôsobuje, že ihla vibruje.Podobné prevodníky sa používajú v reproduktoroch, ultrazvukovom zobrazovaní a profesionálnych zubárskych zariadeniach.Výskumníci ETH môžu zmeniť frekvenciu vibrácií sklenených ihiel.Ponorením ihly do kvapaliny vytvorili trojrozmerný vzor mnohých vírov.Keďže tento režim závisí od frekvencie kmitov, môže byť podľa toho riadený.
Výskumníci ho môžu použiť na demonštráciu rôznych aplikácií.Najprv dokázali zmiešať drobné kvapôčky vysoko viskóznych kvapalín.„Čím je kvapalina viskóznejšia, tým je ťažšie ju miešať,“ vysvetľuje profesor Ahmed."Naša metóda však v tomto vyniká, pretože nám umožňuje nielen vytvoriť jeden vír, ale tiež efektívne mieša tekutiny pomocou zložitých 3D vzorov vytvorených z viacerých silných vírov."
Po druhé, vedci dokázali pumpovať kvapalinu cez mikrokanálový systém vytvorením špecifických vírových vzorov a umiestnením oscilujúcich sklenených ihiel blízko k stenám kanála.
Po tretie, dokázali zachytiť jemné častice prítomné v kvapaline pomocou robotického akustického zariadenia.Funguje to preto, že veľkosť častice určuje, ako reaguje na zvukové vlny.Pomerne veľké častice sa pohybujú smerom k oscilujúcej sklenenej ihle, kde sa hromadia.Vedci ukázali, ako táto metóda dokáže zachytiť nielen častice neživej prírody, ale aj rybie embryá.Veria, že by tiež mala zachytávať biologické bunky v tekutinách.„V minulosti bola manipulácia s mikroskopickými časticami v troch rozmeroch vždy výzvou.Naše malé robotické rameno to uľahčuje,“ povedal Ahmed.
"Až doteraz sa pokroky vo veľkých aplikáciách konvenčnej robotiky a mikrofluidiky robili oddelene," povedal Ahmed."Naša práca pomáha spojiť tieto dva prístupy."Jedno správne naprogramované zariadenie zvládne veľa úloh."Miešanie a čerpanie tekutín a zachytávanie častíc, to všetko dokážeme s jedným zariadením," povedal Ahmed.To znamená, že mikrofluidné čipy zajtrajška už nebudú musieť byť navrhnuté na mieru pre každú konkrétnu aplikáciu.Vedci potom dúfajú, že skombinujú viacero sklenených ihiel, aby vytvorili zložitejšie vírové vzory v kvapaline.
Okrem laboratórnej analýzy si Ahmed vie predstaviť aj iné využitie mikromanipulátora, napríklad triedenie drobných predmetov.Možno by sa ruka dala použiť aj v biotechnológiách ako spôsob zavedenia DNA do jednotlivých buniek.Nakoniec by sa mohli použiť na aditívnu výrobu a 3D tlač.
Materiály poskytnuté ETH Zurich.Pôvodnú knihu napísal Fabio Bergamin.POZNÁMKA.Obsah je možné upraviť podľa štýlu a dĺžky.
Získajte najnovšie vedecké správy vo svojej čítačke RSS pokrývajúce stovky tém s hodinovým informačným kanálom ScienceDaily:
Povedzte nám, čo si myslíte o ScienceDaily – vítame pozitívne aj negatívne komentáre.Máte otázky týkajúce sa používania stránky?otázka?