Όλοι γνωρίζουμε τα ρομπότ εξοπλισμένα με κινητούς βραχίονες.Κάθονται στο πάτωμα του εργοστασίου, εκτελούν μηχανικές εργασίες και μπορούν να προγραμματιστούν.Ένα ρομπότ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολλές εργασίες.
Μικροσκοπικά συστήματα που μεταφέρουν αμελητέες ποσότητες υγρού μέσω λεπτών τριχοειδών αγγείων είχαν μικρή αξία για τέτοια ρομπότ μέχρι σήμερα.Αναπτύχθηκε από ερευνητές ως συμπλήρωμα εργαστηριακής ανάλυσης, τέτοια συστήματα είναι γνωστά ως microfluidics ή lab-on-a-chips και συνήθως χρησιμοποιούν εξωτερικές αντλίες για τη μετακίνηση υγρών στο τσιπ.Μέχρι τώρα, τέτοια συστήματα ήταν δύσκολο να αυτοματοποιηθούν και τα τσιπ πρέπει να σχεδιάζονται και να κατασκευάζονται κατά παραγγελία για κάθε συγκεκριμένη εφαρμογή.
Επιστήμονες με επικεφαλής τον καθηγητή ETH Daniel Ahmed συγχωνεύουν τώρα τη συμβατική ρομποτική και τη μικρορευστοποίηση.Έχουν αναπτύξει μια συσκευή που χρησιμοποιεί υπερήχους και μπορεί να προσαρτηθεί σε ένα ρομποτικό βραχίονα.Είναι κατάλληλο για ένα ευρύ φάσμα εργασιών σε εφαρμογές μικρορομποτικής και μικρορευστοποίησης και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αυτοματοποίηση τέτοιων εφαρμογών.Οι επιστήμονες αναφέρουν την πρόοδο στο Nature Communications.
Η συσκευή αποτελείται από μια λεπτή, μυτερή γυάλινη βελόνα και έναν πιεζοηλεκτρικό μορφοτροπέα που προκαλεί τη δόνηση της βελόνας.Παρόμοιοι μετατροπείς χρησιμοποιούνται σε μεγάφωνα, απεικόνιση υπερήχων και επαγγελματικό οδοντιατρικό εξοπλισμό.Οι ερευνητές ETH μπορούν να αλλάξουν τη συχνότητα δόνησης των γυάλινων βελόνων.Βυθίζοντας μια βελόνα σε ένα υγρό, δημιούργησαν ένα τρισδιάστατο σχέδιο πολλών στροβιλισμών.Δεδομένου ότι αυτή η λειτουργία εξαρτάται από τη συχνότητα ταλάντωσης, μπορεί να ελεγχθεί ανάλογα.
Οι ερευνητές μπορούν να το χρησιμοποιήσουν για να επιδείξουν διάφορες εφαρμογές.Πρώτον, μπόρεσαν να αναμείξουν μικροσκοπικά σταγονίδια υγρών με υψηλή πυκνότητα.«Όσο πιο παχύρρευστο είναι το υγρό, τόσο πιο δύσκολο είναι να αναμειχθεί», εξηγεί ο καθηγητής Ahmed.«Ωστόσο, η μέθοδός μας υπερέχει σε αυτό γιατί όχι μόνο μας επιτρέπει να δημιουργήσουμε μια ενιαία δίνη, αλλά επίσης αναμιγνύει αποτελεσματικά υγρά χρησιμοποιώντας πολύπλοκα τρισδιάστατα μοτίβα που αποτελούνται από πολλαπλούς ισχυρούς στροβίλους».
Δεύτερον, οι επιστήμονες μπόρεσαν να αντλήσουν υγρό μέσω του συστήματος μικροκαναλιών δημιουργώντας συγκεκριμένα μοτίβα στροβιλισμού και τοποθετώντας ταλαντευόμενες γυάλινες βελόνες κοντά στα τοιχώματα του καναλιού.
Τρίτον, κατάφεραν να συλλάβουν τα λεπτά σωματίδια που υπήρχαν στο υγρό χρησιμοποιώντας μια ρομποτική ακουστική συσκευή.Αυτό λειτουργεί επειδή το μέγεθος ενός σωματιδίου καθορίζει πώς ανταποκρίνεται στα ηχητικά κύματα.Σχετικά μεγάλα σωματίδια κινούνται προς την ταλαντευόμενη γυάλινη βελόνα, όπου συσσωρεύονται.Οι ερευνητές έδειξαν πώς αυτή η μέθοδος μπορεί να συλλάβει όχι μόνο σωματίδια άψυχης φύσης, αλλά και έμβρυα ψαριών.Πιστεύουν ότι θα πρέπει επίσης να παγιδεύει βιολογικά κύτταρα σε υγρά.«Στο παρελθόν, ο χειρισμός των μικροσκοπικών σωματιδίων σε τρεις διαστάσεις ήταν πάντα μια πρόκληση.Ο μικροσκοπικός μας ρομποτικός βραχίονας το κάνει αυτό εύκολο», είπε ο Ahmed.
«Μέχρι τώρα, οι πρόοδοι σε εφαρμογές μεγάλης κλίμακας της συμβατικής ρομποτικής και της μικρορευστοποίησης έχουν γίνει ξεχωριστά», είπε ο Ahmed.«Η δουλειά μας βοηθά να φέρουμε σε επαφή αυτές τις δύο προσεγγίσεις».Μία συσκευή, σωστά προγραμματισμένη, μπορεί να χειριστεί πολλές εργασίες.«Με την ανάμειξη και την άντληση υγρών και τη σύλληψη σωματιδίων, μπορούμε να τα κάνουμε όλα με μία συσκευή», είπε ο Ahmed.Αυτό σημαίνει ότι τα μικρορευστοποιημένα τσιπ του αύριο δεν θα χρειάζεται πλέον να είναι ειδικά σχεδιασμένα για κάθε συγκεκριμένη εφαρμογή.Στη συνέχεια, οι ερευνητές ελπίζουν να συνδυάσουν πολλές γυάλινες βελόνες για να δημιουργήσουν πιο περίπλοκα σχέδια δίνης στο υγρό.
Εκτός από την εργαστηριακή ανάλυση, ο Ahmed μπορεί να φανταστεί και άλλες χρήσεις του μικροχειριστή, όπως η ταξινόμηση μικροσκοπικών αντικειμένων.Ίσως το χέρι θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί στη βιοτεχνολογία ως ένας τρόπος εισαγωγής DNA σε μεμονωμένα κύτταρα.Θα μπορούσαν τελικά να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή προσθέτων και την τρισδιάστατη εκτύπωση.
Το υλικό παρέχεται από το ETH Zurich.Το πρωτότυπο βιβλίο γράφτηκε από τον Fabio Bergamin.ΣΗΜΕΙΩΣΗ.Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.
Λάβετε τα τελευταία επιστημονικά νέα στο πρόγραμμα ανάγνωσης RSS που καλύπτουν εκατοντάδες θέματα με την ωριαία ροή ειδήσεων ScienceDaily:
Πείτε μας τη γνώμη σας για το ScienceDaily – καλωσορίζουμε τόσο θετικά όσο και αρνητικά σχόλια.Έχετε ερωτήσεις σχετικά με τη χρήση του ιστότοπου;ερώτηση;