כולנו מכירים רובוטים המצוידים בזרועות זזות.הם יושבים על רצפת המפעל, מבצעים עבודה מכנית וניתנים לתכנות.רובוט אחד יכול לשמש למספר משימות.
מערכות זעירות שמעבירות כמויות זניחות של נוזל דרך נימים דקים היו חסרות ערך לרובוטים כאלה עד היום.פותחו על ידי חוקרים כתוספת לניתוח מעבדה, מערכות כאלה ידועות כמיקרו-נוזליות או מעבדה-על-שבבים ובדרך כלל משתמשות במשאבות חיצוניות כדי להעביר נוזלים על פני השבב.עד כה, מערכות כאלה היו קשות לאוטומטיות, ויש לתכנן ולייצר שבבים לפי הזמנה עבור כל אפליקציה ספציפית.
מדענים בראשות פרופסור ETH דניאל אחמד ממזגים כעת רובוטיקה קונבנציונלית ומיקרופלואידיקה.הם פיתחו מכשיר שעושה שימוש באולטרסאונד וניתן לחבר אותו לזרוע רובוטית.זה מתאים למגוון רחב של משימות ביישומי מיקרורובוטיקה ומיקרופלואידיקה וניתן להשתמש בו גם לאוטומציה של יישומים כאלה.המדענים מדווחים על ההתקדמות ב-Nature Communications.
המכשיר מורכב ממחט זכוכית דקה ומחודדת ומתמר פיזואלקטרי הגורם לרטיטה של ​​המחט.מתמרים דומים משמשים ברמקולים, הדמיית אולטרסאונד וציוד שיניים מקצועי.חוקרי ETH יכולים לשנות את תדירות הרטט של מחטי זכוכית.על ידי טבילת מחט בנוזל, הם יצרו תבנית תלת מימדית של מערבולות רבות.מכיוון שמצב זה תלוי בתדר התנודה, ניתן לשלוט בו בהתאם.
חוקרים יכולים להשתמש בו כדי להדגים יישומים שונים.ראשית, הם הצליחו לערבב טיפות זעירות של נוזלים מאוד צמיגים."ככל שהנוזל צמיג יותר, כך קשה יותר לערבב אותו", מסביר פרופסור אחמד."עם זאת, השיטה שלנו מצטיינת בכך משום שהיא לא רק מאפשרת לנו ליצור מערבולת אחת, אלא גם מערבבת נוזלים ביעילות תוך שימוש בתבניות תלת מימד מורכבות המורכבות ממספר מערבולות חזקות."
שנית, המדענים הצליחו לשאוב נוזל דרך מערכת המיקרו-תעלות על ידי יצירת דפוסי מערבולת ספציפיים והנחת מחטי זכוכית מתנודדות קרוב לקירות התעלה.
שלישית, הם הצליחו ללכוד את החלקיקים העדינים הקיימים בנוזל באמצעות מכשיר אקוסטי רובוטי.זה עובד מכיוון שגודלו של חלקיק קובע כיצד הוא מגיב לגלי קול.חלקיקים גדולים יחסית נעים לכיוון מחט הזכוכית המתנודדת, שם הם מצטברים.החוקרים הראו כיצד שיטה זו יכולה ללכוד לא רק חלקיקים בעלי טבע דומם, אלא גם עוברי דגים.הם מאמינים שזה צריך ללכוד גם תאים ביולוגיים בנוזלים."בעבר, מניפולציה של חלקיקים מיקרוסקופיים בתלת מימד הייתה תמיד אתגר.הזרוע הרובוטית הקטנטנה שלנו עושה את זה קל", אמר אחמד.
"עד עכשיו, ההתקדמות ביישומים בקנה מידה גדול של רובוטיקה ומיקרו-נוזליות קונבנציונליות נעשתה בנפרד", אמר אחמד."העבודה שלנו עוזרת להפגיש בין שתי הגישות הללו".מכשיר אחד, מתוכנת נכון, יכול להתמודד עם משימות רבות."ערבוב ושאיבת נוזלים ולכידת חלקיקים, אנחנו יכולים לעשות הכל עם מכשיר אחד", אמר אחמד.המשמעות היא שהשבבים המיקרופלואידיים של המחר כבר לא יצטרכו להיות מתוכננים בהתאמה אישית עבור כל יישום ספציפי.החוקרים מקווים לשלב מספר מחטי זכוכית כדי ליצור דפוסי מערבולת מורכבים יותר בנוזל.
בנוסף לניתוח מעבדה, אחמד יכול לדמיין שימושים אחרים במיקרומניפולטור, כגון מיון חפצים זעירים.אולי היד יכולה לשמש גם בביוטכנולוגיה כדרך להחדיר DNA לתאים בודדים.הם יכולים לשמש בסופו של דבר לייצור תוסף והדפסה תלת מימדית.
חומרים מסופקים על ידי ETH ציריך.הספר המקורי נכתב על ידי פאביו ברגאמין.הערה.ניתן לערוך תוכן לפי סגנון ואורך.
קבל את חדשות המדע האחרונות בקורא ה-RSS שלך המכסה מאות נושאים עם עדכון החדשות השעתי של ScienceDaily:
ספר לנו מה אתה חושב על ScienceDaily - נשמח לקבל הערות חיוביות ושליליות כאחד.יש לכם שאלות לגבי השימוש באתר?שְׁאֵלָה?