वैज्ञानिकों ने पारंपरिक रोबोटिक्स और माइक्रोफ्लुइड्स का संयोजन किया

रोबोट अक्सर गतिशील हथियारों से सुसज्जित होते हैं, कई बार प्रोग्राम किए जाते हैं और कारखानों में विभिन्न प्रकार के कार्यों को करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। इस प्रकार के रोबोटों का परंपरागत रूप से लघु प्रणालियों के साथ बहुत कम संबंध रहा है जो बारीक केशिकाओं के माध्यम से थोड़ी मात्रा में तरल का परिवहन करते हैं। ये सिस्टम, जिन्हें माइक्रोफ्लुइडिक्स या लैब-ऑन-ए-चिप के रूप में जाना जाता है, आमतौर पर चिप्स के माध्यम से तरल को स्थानांतरित करने के लिए बाहरी पंपों का उपयोग करते हैं। हालाँकि, उन्हें स्वचालित करना पारंपरिक रूप से कठिन साबित हुआ है, और चिप्स को प्रत्येक विशिष्ट एप्लिकेशन के लिए कस्टम-डिज़ाइन और निर्मित करने की आवश्यकता होती है।

लेकिन अब, ईटीएच प्रोफेसर डैनियल अहमद के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम पारंपरिक रोबोटिक्स और माइक्रोफ्लुइडिक्स का संयोजन कर रही है। नव विकसित उपकरण अल्ट्रासाउंड का उपयोग करता है और इसे रोबोटिक बांह से जोड़ा जा सकता है। यह माइक्रो रोबोटिक और माइक्रो फ्लुइडिक अनुप्रयोगों में कार्यों की एक विस्तृत श्रृंखला को भी पूरा कर सकता है या इन अनुप्रयोगों को स्वचालित करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।

नए शोध में बताया गया संचार प्रकृति.

नया और अनोखा उपकरण

शोधकर्ताओं ने एक अद्वितीय उपकरण विकसित किया है जो पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर द्वारा संचालित दोलनशील ग्लास सुइयों के उपयोग के माध्यम से तरल में त्रि-आयामी भंवर पैटर्न बनाने में सक्षम है - उपकरण जो लाउडस्पीकर, अल्ट्रासाउंड इमेजिंग और दंत सफाई उपकरणों में भी पाए जाते हैं। इन दोलनों की आवृत्ति को समायोजित करके, वे अपने पैटर्न निर्माण को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकते हैं।

छवि: ईटीएच ज्यूरिख

टीम ने डिवाइस का उपयोग कई अनुप्रयोगों को प्रदर्शित करने के लिए किया, जैसे अत्यधिक चिपचिपे तरल पदार्थों की छोटी बूंदों को मिलाना।

अहमद कहते हैं, "तरल पदार्थ जितने अधिक चिपचिपे होते हैं, उन्हें मिलाना उतना ही कठिन होता है।" "हालांकि, हमारी विधि ऐसा करने में सफल है क्योंकि यह हमें न केवल एक एकल भंवर बनाने की अनुमति देती है, बल्कि कई मजबूत भंवरों से बने जटिल त्रि-आयामी पैटर्न का उपयोग करके तरल पदार्थों को कुशलतापूर्वक मिश्रित करने की भी अनुमति देती है।"

भंवरों में सावधानीपूर्वक हेरफेर करके और चैनल की दीवार के पास दोलनशील कांच की सुई को स्थापित करके, वैज्ञानिक आश्चर्यजनक दक्षता के साथ अपने मिनी-चैनल सिस्टम को शक्ति प्रदान करने में भी सक्षम थे।

रोबोट-सहायता प्राप्त ध्वनिक उपकरण का उपयोग करके, वे तरल पदार्थ में सूक्ष्म कणों को कुशलतापूर्वक पकड़ने में सक्षम थे। प्रत्येक कण का आकार ध्वनि तरंगों के प्रति उसकी प्रतिक्रिया को निर्धारित करता है, जिससे बड़े कण एक दोलनशील कांच की सुई के आसपास जमा हो जाते हैं। उल्लेखनीय रूप से, इसी तकनीक को न केवल अक्रिय कणों को बल्कि पूरे मछली के भ्रूण को भी फंसाने में सक्षम दिखाया गया है। आगे के विकास के साथ, इस विधि का उपयोग तरल पदार्थों के भीतर से जैविक कोशिकाओं को पकड़ने के लिए भी किया जा सकता है।

“अतीत में, तीन आयामों में सूक्ष्म कणों में हेरफेर करना हमेशा चुनौतीपूर्ण था। अहमद कहते हैं, ''हमारा माइक्रोरोबोटिक हाथ इसे आसान बनाता है।''

अहमद आगे कहते हैं, "अब तक, बड़े, पारंपरिक रोबोटिक्स और माइक्रोफ्लुइडिक अनुप्रयोगों में अलग-अलग प्रगति हुई है।" “हमारा काम दो दृष्टिकोणों को एक साथ लाने में मदद करता है।

तरल पदार्थों में भंवर पैटर्न छवि: ईटीएच ज्यूरिख

जैसे-जैसे हम आगे बढ़ेंगे, भविष्य की माइक्रोफ्लुइडिक प्रणालियाँ आज की उन्नत रोबोटिक तकनीक के लगभग बराबरी पर आ सकती हैं। एक ही उपकरण को तरल पदार्थों को मिलाने, पंप करने और कणों को फँसाने जैसे कई कार्यों के लिए प्रोग्राम करके, अहमद हमें एक ऐसे युग की ओर अग्रसर होते हुए देखते हैं जहाँ हर अनुप्रयोग के लिए कस्टम-विकसित चिप्स की आवश्यकता नहीं रह जाएगी। इसी अवधारणा को आगे बढ़ाते हुए, विभिन्न काँच की सुइयों को एक साथ जोड़कर जटिल भंवर पैटर्न बनाने का विचार है - जो हमारी क्षमताओं को पहले की कल्पना से भी आगे ले जाएगा।

अहमद प्रयोगशाला विश्लेषण के दायरे से परे माइक्रोरोबोटिक हथियारों के लिए संभावित उपयोगों की एक श्रृंखला की कल्पना करते हैं - ऑब्जेक्ट सॉर्टिंग और डीएनए हेरफेर से लेकर 3 डी प्रिंटिंग जैसी एडिटिव विनिर्माण तकनीकों तक कुछ भी। इन विकासों के साथ, हम जैव प्रौद्योगिकी में क्रांति ला सकते हैं जैसा कि हम जानते हैं।