Vi er alle bekendt med robotter udstyret med bevægelige arme.De sidder på fabriksgulvet, udfører mekanisk arbejde og kan programmeres.En robot kan bruges til flere opgaver.
Små systemer, der transporterer ubetydelige mængder væske gennem tynde kapillærer, har indtil i dag været af ringe værdi for sådanne robotter.Udviklet af forskere som et supplement til laboratorieanalyse, er sådanne systemer kendt som mikrofluidik eller lab-on-a-chips og bruger typisk eksterne pumper til at flytte væsker hen over chippen.Indtil nu har sådanne systemer været svære at automatisere, og chips skal designes og fremstilles efter bestilling til hver specifik applikation.
Forskere ledet af ETH-professor Daniel Ahmed fusionerer nu konventionel robotteknologi og mikrofluidik.De har udviklet en enhed, der bruger ultralyd og kan fastgøres til en robotarm.Den er velegnet til en lang række opgaver inden for mikrorobotik og mikrofluidikapplikationer og kan også bruges til at automatisere sådanne applikationer.Forskerne rapporterer om fremskridtene i Nature Communications.
Enheden består af en tynd, spids glasnål og en piezoelektrisk transducer, der får nålen til at vibrere.Lignende transducere bruges i højttalere, ultralydsbilleddannelse og professionelt tandudstyr.ETH-forskere kan ændre vibrationsfrekvensen af ​​glasnåle.Ved at dyppe en nål i en væske skabte de et tredimensionelt mønster af mange hvirvler.Da denne tilstand afhænger af oscillationsfrekvensen, kan den styres i overensstemmelse hermed.
Forskere kan bruge det til at demonstrere forskellige anvendelser.For det første var de i stand til at blande små dråber af meget viskøse væsker."Jo mere viskøs væsken er, jo sværere er den at blande," forklarer professor Ahmed."Men vores metode udmærker sig ved dette, fordi den ikke kun giver os mulighed for at skabe en enkelt hvirvel, men også effektivt blander væsker ved hjælp af komplekse 3D-mønstre, der består af flere stærke hvirvler."
For det andet var forskerne i stand til at pumpe væske gennem mikrokanalsystemet ved at skabe specifikke vortexmønstre og placere oscillerende glasnåle tæt på kanalvæggene.
For det tredje var de i stand til at fange de fine partikler, der var til stede i væsken, ved hjælp af en robot akustisk enhed.Dette virker, fordi størrelsen af ​​en partikel bestemmer, hvordan den reagerer på lydbølger.Relativt store partikler bevæger sig mod den oscillerende glasnål, hvor de ophobes.Forskerne viste, hvordan denne metode kan fange ikke kun partikler af livløs natur, men også fiskeembryoner.De mener, at det også skal fange biologiske celler i væsker."Tidligere har det altid været en udfordring at manipulere mikroskopiske partikler i tre dimensioner.Vores lille robotarm gør det nemt,” sagde Ahmed.
"Indtil nu er fremskridt inden for storskalaapplikationer af konventionel robotteknologi og mikrofluidik blevet gjort separat," sagde Ahmed."Vores arbejde hjælper med at bringe disse to tilgange sammen."Én enhed, korrekt programmeret, kan håndtere mange opgaver."Blanding og pumpning af væsker og indfangning af partikler, vi kan gøre det hele med én enhed," sagde Ahmed.Det betyder, at morgendagens mikrofluidchips ikke længere skal specialdesignes til hver specifik applikation.Forskerne håber derefter at kombinere flere glasnåle for at skabe mere komplekse hvirvelmønstre i væsken.
Ud over laboratorieanalyse kan Ahmed forestille sig andre anvendelser af mikromanipulatoren, såsom at sortere små genstande.Måske kunne hånden også bruges i bioteknologien som en måde at indføre DNA i individuelle celler.De kunne i sidste ende bruges til additiv fremstilling og 3D-print.
Materialer leveret af ETH Zürich.Den originale bog er skrevet af Fabio Bergamin.BEMÆRK.Indhold kan redigeres for stil og længde.
Få de seneste videnskabsnyheder i din RSS-læser, der dækker hundredvis af emner med det timelige ScienceDaily-nyhedsfeed:
Fortæl os, hvad du synes om ScienceDaily – vi modtager gerne både positive og negative kommentarer.Har du spørgsmål om brugen af ​​siden?spørgsmål?