Bilim İnsanları Geleneksel Robotik ve Mikroakışkanları Birleştirdi

Robotlar genellikle hareketli kollara sahiptir ve fabrikalarda çeşitli görevleri gerçekleştirmek için programlanır ve kullanılır. Bu tür robotlar geleneksel olarak, ince kapillerler aracılığıyla küçük miktarlarda sıvı taşıyan minyatür sistemlerle little ilişkilendirilmiştir. Bu sistemler, mikroakışkanlar veya lab-on-a-chip olarak bilinir ve genellikle sıvıyı çiplere taşımak için dış pompalar kullanır. Ancak, bunlar geleneksel olarak otomatikleştirilmesi zor olduğunu kanıtlamış ve çiplerin her özel uygulamaya göre özel olarak tasarlanması ve üretilmesi gerekmiştir.

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 geniş bir görev yelpazesi gerçekleştirebilir veya bu uygulamaları otomatikleştirmek için kullanılabilir.

Yeni araştırma Nature Communications sitesinde rapor edildi.

Yeni ve Özel Cihaz

Araştırmacılar, piezoelektrik transdüserler tarafından çalıştırılan osilasyon cam iğneleri kullanarak sıvıda üç boyutlu vortex desenleri oluşturabilen benzersiz bir cihaz geliştirdiler – bunlar aynı zamanda hoparlörlerde, ultrason görüntülemesinde ve diş temizleme araçlarında bulunan cihazlardır. Bu osilasyonların frekansını ayarlayarak, desen oluşumlarını precisa olarak kontrol edebilirler.

Resim: ETH Zurich

Ekibin cihazını, küçük damlacıkların yüksek viskoziteli sıvılarını karıştırma gibi çeşitli uygulamaları göstermek için kullandı.

” Sıvılar ne kadar viskoz ise, onları karıştırmak o kadar zor olur” diyor Ahmed. “Ancak, bizim yöntemimiz bunu başarmayı sağlar, çünkü yalnızca tek bir vortex oluşturmaya değil, aynı zamanda karmaşık üç boyutlu bir desen oluşturan birden fazla güçlü vortex kullanarak sıvıları verimli bir şekilde karıştırmaya da izin verir.”

Vortex’leri dikkatli bir şekilde manipüle ederek ve osilasyonlu cam iğneyi kanal duvarına yakın konumlandırarak, bilim adamları mini-kanal sistemlerini şaşırtıcı bir verimlilikle çalıştırabildiler.

Robot destekli akustik bir cihaz kullanarak, sıvıdaki ince partikülleri verimli bir şekilde yakalayabildiler. Her partikülün boyutu, ses dalgalarına tepkisini belirledi ve daha büyük olanların osilasyonlu cam iğne etrafında birikmesine neden oldu. Şaşırtıcı bir şekilde, bu aynı teknik, yalnızca inaktif partikülleri değil, aynı zamanda tüm balık embriyolarını da yakalayabilme yeteneğini gösterdi. Daha fazla geliştirme ile, bu yöntem sıvılardan biyolojik hücreleri yakalamak için kullanılabilir.

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

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

Sıvılardaki vortex desenleri      Resim: ETH Zurich

İlerledikçe, geleceğin mikroakışkan sistemleri, bugünün gelişmiş robotik teknolojisine yaklaşabilir. Ahmed, bir cihazın karıştırma ve pompalama sıvıları ve partikülleri yakalama gibi birden fazla görevi programlayarak, özel geliştirilmiş çiplerin her uygulamaya gerek kalmayacağını öngörüyor. Bu kavramı daha da geliştirerek, çeşitli cam iğnelerini karmaşık vortex desenlerine bağlama fikri geliyor – bu, daha önce hayal edilemeyen yetenekleri ortaya çıkarıyor.

Ahmed, mikro robotik kollardan laboratuvar analizi ötesinde bir dizi potansiyel kullanım öngörüyor – nesne sıralama, DNA manipülasyonu ve 3D yazıcı gibi additif imalat teknikleri. Bu gelişmelerle, biyoteknolojiyi tanıdığımız şekilde devrimleştirebiliriz.