Me kaikki tunnemme liikkuvilla käsivarsilla varustetut robotit.Ne istuvat tehtaan lattialla, tekevät mekaanista työtä ja ovat ohjelmoitavissa.Yhtä robottia voidaan käyttää useisiin tehtäviin.
Pienet järjestelmät, jotka kuljettavat mitättömiä määriä nestettä ohuiden kapillaarien läpi, ovat olleet vähän arvokkaita tällaisille roboteille tähän päivään asti.Tutkijat ovat kehittäneet laboratorioanalyysin lisänä. Tällaisia ​​järjestelmiä kutsutaan mikrofluidiksi tai lab-on-a-siruiksi, ja ne käyttävät tyypillisesti ulkoisia pumppuja nesteiden siirtämiseen sirun poikki.Tähän asti tällaisia ​​järjestelmiä on ollut vaikea automatisoida, ja sirut on suunniteltava ja valmistettava tilauskohtaisesti jokaiseen käyttötarkoitukseen.
ETH:n professori Daniel Ahmedin johtamat tutkijat yhdistävät nyt tavanomaista robotiikkaa ja mikrofluidiikkaa.He ovat kehittäneet laitteen, joka käyttää ultraääntä ja voidaan kiinnittää robottikäsivarteen.Se soveltuu monenlaisiin tehtäviin mikrorobotiikan ja mikrofluidiikan sovelluksissa ja sitä voidaan käyttää myös tällaisten sovellusten automatisointiin.Tutkijat raportoivat Nature-viestinnän edistymisestä.
Laite koostuu ohuesta, terävästä lasineulasta ja pietsosähköisestä muuntimesta, joka saa neulan värisemään.Samanlaisia ​​antureita käytetään kaiuttimissa, ultraäänikuvauksessa ja ammattihammaslääketieteellisissä laitteissa.ETH-tutkijat voivat muuttaa lasineulojen värähtelytaajuutta.Kastamalla neulan nesteeseen he loivat kolmiulotteisen kuvion monista pyörteistä.Koska tämä tila riippuu värähtelytaajuudesta, sitä voidaan ohjata vastaavasti.
Tutkijat voivat käyttää sitä erilaisten sovellusten esittelyyn.Ensin he pystyivät sekoittamaan pieniä pisaroita erittäin viskoosisia nesteitä."Mitä viskoosimpi neste, sitä vaikeampi on sekoittaa", selittää professori Ahmed."Menetelmämme on kuitenkin erinomainen tässä, koska sen avulla voimme luoda yksittäisen pyörteen, mutta myös tehokkaasti sekoittaa nesteitä käyttämällä monimutkaisia ​​3D-kuvioita, jotka koostuvat useista vahvoista pyörteistä."
Toiseksi tutkijat pystyivät pumppaamaan nestettä mikrokanavajärjestelmän läpi luomalla erityisiä pyörrekuvioita ja asettamalla värähteleviä lasineuloja lähelle kanavan seiniä.
Kolmanneksi he pystyivät vangitsemaan nesteessä olevat hienot hiukkaset käyttämällä robottiakustista laitetta.Tämä toimii, koska hiukkasen koko määrittää, kuinka se reagoi ääniaalloille.Suhteellisen suuret hiukkaset liikkuvat kohti värähtelevää lasineulaa, jossa ne kerääntyvät.Tutkijat osoittivat, kuinka tällä menetelmällä voidaan vangita elottoman luonnon hiukkasten lisäksi myös kalan alkioita.He uskovat, että sen pitäisi myös vangita biologisia soluja nesteisiin."Aiemmin mikroskooppisten hiukkasten käsitteleminen kolmiulotteisesti on aina ollut haaste.Pieni robottivartemme tekee tämän helpoksi", Ahmed sanoi.
"Tähän asti tavanomaisen robotiikan ja mikrofluidiikan laajamittaisissa sovelluksissa on edistytty erikseen", Ahmed sanoi."Työmme auttaa yhdistämään nämä kaksi lähestymistapaa."Yksi laite oikein ohjelmoituna pystyy käsittelemään monia tehtäviä."Sekoitamme ja pumppaamme nesteitä ja sieppaamme hiukkasia, voimme tehdä kaiken yhdellä laitteella", Ahmed sanoi.Tämä tarkoittaa, että huomisen mikrofluidisia siruja ei enää tarvitse suunnitella räätälöitynä jokaista sovellusta varten.Sitten tutkijat toivovat yhdistävänsä useita lasineuloja luodakseen monimutkaisempia pyörrekuvioita nesteeseen.
Laboratorioanalyysin lisäksi Ahmed voi kuvitella muita käyttötarkoituksia mikromanipulaattorille, kuten pienten esineiden lajitteluun.Ehkä kättä voitaisiin käyttää myös biotekniikassa tapana viedä DNA:ta yksittäisiin soluihin.Niitä voitaisiin lopulta käyttää additiiviseen valmistukseen ja 3D-tulostukseen.
Materiaalit toimittaa ETH Zurich.Alkuperäisen kirjan on kirjoittanut Fabio Bergamin.HUOMAUTUS.Sisältöä voidaan muokata tyylin ja pituuden mukaan.
Hanki uusimmat tiedeuutiset RSS-lukijaasi kattaen satoja aiheita tunneittain ScienceDaily-uutissyötteen avulla:
Kerro meille mielipiteesi ScienceDailysta – otamme mielellämme vastaan ​​sekä positiivisia että negatiivisia kommentteja.Onko sinulla kysyttävää sivuston käytöstä?kysymys?