Všichni známe roboty vybavené pohyblivými rameny.Sedí v továrně, provádějí mechanickou práci a lze je naprogramovat.Jeden robot může být použit pro více úkolů.
Drobné systémy, které přepravují zanedbatelné množství kapaliny tenkými kapilárami, měly pro takové roboty až do dnešního dne jen malou hodnotu.Takové systémy, vyvinuté výzkumníky jako doplněk k laboratorní analýze, jsou známé jako mikrofluidika nebo lab-on-a-chips a typicky používají externí pumpy k pohybu tekutin přes čip.Doposud bylo obtížné takové systémy automatizovat a čipy je nutné navrhovat a vyrábět na zakázku pro každou konkrétní aplikaci.
Vědci pod vedením profesora ETH Daniela Ahmeda nyní spojují konvenční robotiku a mikrofluidiku.Vyvinuli zařízení, které využívá ultrazvuk a lze jej připojit k robotické paži.Je vhodný pro širokou škálu úloh v mikrorobotice a mikrofluidických aplikacích a lze jej také použít k automatizaci takových aplikací.Vědci hlásí pokrok v Nature Communications.
Zařízení se skládá z tenké, špičaté skleněné jehly a piezoelektrického měniče, který způsobuje vibraci jehly.Podobné měniče se používají v reproduktorech, ultrazvukovém zobrazování a profesionálních stomatologických zařízeních.Výzkumníci ETH mohou změnit frekvenci vibrací skleněných jehel.Ponořením jehly do kapaliny vytvořili trojrozměrný vzor mnoha vírů.Protože tento režim závisí na frekvenci oscilací, lze jej podle toho ovládat.
Výzkumníci jej mohou použít k demonstraci různých aplikací.Nejprve byli schopni smíchat drobné kapičky vysoce viskózních kapalin.„Čím je kapalina viskóznější, tím je obtížnější ji mísit,“ vysvětluje profesor Ahmed."Naše metoda v tom však vyniká, protože nám umožňuje nejen vytvořit jeden vír, ale také efektivně mísit tekutiny pomocí složitých 3D vzorů složených z více silných vírů."
Za druhé, vědci byli schopni pumpovat kapalinu přes mikrokanálový systém vytvořením specifických vírových vzorů a umístěním oscilujících skleněných jehel blízko ke stěnám kanálu.
Za třetí, byli schopni zachytit jemné částice přítomné v kapalině pomocí robotického akustického zařízení.Funguje to proto, že velikost částice určuje, jak bude reagovat na zvukové vlny.Poměrně velké částice se pohybují směrem k kmitající skleněné jehle, kde se hromadí.Vědci ukázali, jak tato metoda dokáže zachytit nejen částice neživé přírody, ale také rybí embrya.Věří, že by měl také zachytit biologické buňky v tekutinách.„V minulosti byla manipulace s mikroskopickými částicemi ve třech rozměrech vždy výzvou.Naše malé robotické rameno to usnadňuje,“ řekl Ahmed.
"Až dosud byly pokroky v rozsáhlých aplikacích konvenční robotiky a mikrofluidiky prováděny odděleně," řekl Ahmed."Naše práce pomáhá tyto dva přístupy spojit."Jedno správně naprogramované zařízení zvládne mnoho úkolů."Míchání a čerpání kapalin a zachycování částic, to vše zvládneme s jedním zařízením," řekl Ahmed.To znamená, že mikrofluidní čipy zítřka již nebude nutné navrhovat na míru pro každou konkrétní aplikaci.Vědci pak doufají, že zkombinují několik skleněných jehel, aby vytvořili složitější vírové vzory v kapalině.
Kromě laboratorní analýzy si Ahmed dokáže představit i další využití mikromanipulátoru, jako je třídění drobných předmětů.Možná by se ruka dala využít i v biotechnologii jako způsob, jak zavést DNA do jednotlivých buněk.Nakonec by mohly být použity pro aditivní výrobu a 3D tisk.
Materiály poskytla ETH Zurich.Původní knihu napsal Fabio Bergamin.POZNÁMKA.Obsah lze upravit podle stylu a délky.
Získejte nejnovější vědecké zprávy ve své čtečce RSS pokrývající stovky témat s hodinovým zpravodajským kanálem ScienceDaily:
Řekněte nám, co si myslíte o ScienceDaily – vítáme pozitivní i negativní komentáře.Máte dotazy ohledně používání webu?otázka?