Bilim İnsanları Geleneksel Robotik ve Mikroakışkanları Birleştirdi

Robotlar genellikle hareketli kollara sahiptir ve fabrikalarda çeşitli görevleri gerçekleştirmek için programlanırlar. Bu tür robotlar geleneksel olarak küçük miktarlarda sıvıyı ince kanallar aracılığıyla taşıyan mini sistemlerle little ilişkilendirilmiştir. Bu sistemler, mikroakışkanlar veya laboratuvar-on-a-çip olarak bilinir ve genellikle sıvıyı çipler boyunca taşımak için dış pompalar kullanır. Ancak, bunlar geleneksel olarak otomatikleştirilmesi zor olmuştur ve çipler her özel uygulamaya göre özel olarak tasarlanmalı ve üretilmelidir.

Ancak şimdi, ETH Profesörü Daniel Ahmed liderliğindeki bir araştırma ekibi geleneksel robotik ve mikroakışkanları birleştirdi. Yeni geliştirilen cihaz, ultrason kullanır ve bir robot koluna takılabilir. Ayrıca, mikro robotik ve mikro akışkan uygulamalarında veya bu uygulamaların otomasyonunda geniş bir görev yelpazesi gerçekleştirebilir.

Yeni araştırma Nature Communications

Yeni ve Benzersiz Cihaz

Araştırmacılar, piezoelektrik transdüserler tarafından güçlendirilen osilasyonlu cam iğneleri kullanarak sıvıda üç boyutlu vortex desenleri oluşturabilen benzersiz bir cihaz geliştirdiler – bu cihazlar aynı zamanda hoparlörlerde, ultrason görüntülemesinde ve diş temizleme araçlarında bulunur. Bu osilasyonların frekansını ayarlayarak, desen oluşumlarını precisa kontrol edebilirler.

Resim: ETH Zurich

Ekip, cihazını birkaç uygulama göstermek için kullandı, örneğin yüksek viskoziteli sıvıların küçük damlacıklarını karıştırma.

“Daha viskoz sıvılar ne kadar zor karıştırılır,” Ahmed diyor. “Ancak bizim yöntemimiz bunu başarır, çünkü yalnızca tek bir vortex oluşturmaya değil, aynı zamanda karmaşık üç boyutlu bir desen oluşturmak için birden fazla güçlü vortex kullanarak sıvıları verimli bir şekilde karıştırma izin verir.”

Bilinçli olarak vortexleri manipüle ederek ve osilasyonlu cam iğneyi kanal duvarına yakın yerleştirerek, bilim insanları ayrıca mini-kanal sistemlerini şaşırtıcı bir verimlilikle çalıştırabildiler.

Robot destekli akustik bir cihaz kullanarak, sıvı içinde ince partikülleri verimli bir şekilde yakalayabildiler. Her bir partikülün boyutu, ses dalgalarına tepkisini belirledi ve daha büyük olanlar osilasyonlu cam iğne etrafında birikti. Şaşırtıcı bir şekilde, aynı teknik yalnızca inaktif partikülleri değil, aynı zamanda tüm balık embriyolarını da yakalayabilme yeteneğine sahipti. Daha fazla geliştirmeyle, bu yöntem sıvıların içinde biyolojik hücreleri yakalamak için kullanılabilir.

“Geçmişte, mikroskobik partikülleri üç boyutlu olarak manipüle etmek her zaman zor oldu. Mikro robotik kolumuz bunu kolaylaştırıyor,” Ahmed diyor.

“Şimdiye kadar, büyük, geleneksel robotik ve mikroakışkan uygulamalar ayrı ayrı geliştirildi,” Ahmed devam ediyor. “Çalışmamız, bu iki yaklaşımı bir araya getirmeye yardımcı oluyor.

Sıvıdaki vortex desenleri      Resim: ETH Zurich

İlerledikçe, geleceğin mikroakışkan sistemleri, bugünün gelişmiş robotik teknolojisine yakın olabilir. Ahmed, bir cihazın birden fazla görevi programlayarak, sıvıları karıştırma ve pompalama ve partikülleri yakalama gibi görevleri gerçekleştirebileceğini öngörüyor. Bu, her uygulamaya özel olarak tasarlanmış ve üretilmiş çiplerin gereksiz olacağı bir döneme doğru ilerlediğimiz anlamına geliyor. Bu kavramı daha da geliştirmek, çeşitli cam iğnelerini karmaşık vortex desenlerine bağlamak fikridir – bu, önceden hayal edilemeyen şeylerin ötesine geçmemizi sağlar.

Ahmed, mikro robotik kolların laboratuvar analizinin ötesinde, nesne sıralama ve DNA manipülasyonu gibi şeylerden 3D yazıcı gibi eklemeli imalat tekniklerine kadar çeşitli potansiyel kullanımlarını öngörüyor. Bu gelişmelerle, biyoteknolojiyi tanıdığımız şekilde devrimleştirebiliriz.