Tất cả chúng ta đều quen thuộc với những robot được trang bị cánh tay di chuyển được.Họ ngồi trên sàn nhà máy, thực hiện công việc cơ khí và có thể được lập trình.Một robot có thể được sử dụng cho nhiều nhiệm vụ.
Các hệ thống nhỏ vận chuyển lượng chất lỏng không đáng kể qua các mao mạch mỏng ít có giá trị đối với những robot như vậy cho đến ngày nay.Được các nhà nghiên cứu phát triển như một công cụ hỗ trợ cho phân tích trong phòng thí nghiệm, các hệ thống như vậy được gọi là vi lỏng hoặc phòng thí nghiệm trên chip và thường sử dụng máy bơm bên ngoài để di chuyển chất lỏng qua chip.Cho đến nay, những hệ thống như vậy rất khó tự động hóa và chip phải được thiết kế và sản xuất theo đơn đặt hàng cho từng ứng dụng cụ thể.
Các nhà khoa học do giáo sư ETH Daniel Ahmed dẫn đầu hiện đang hợp nhất robot thông thường và vi lỏng.Họ đã phát triển một thiết bị sử dụng sóng siêu âm và có thể gắn vào cánh tay robot.Nó phù hợp cho nhiều nhiệm vụ trong các ứng dụng vi robot và vi lỏng và cũng có thể được sử dụng để tự động hóa các ứng dụng đó.Các nhà khoa học báo cáo sự tiến bộ trong Truyền thông Tự nhiên.
Thiết bị này bao gồm một kim thủy tinh nhọn, mỏng và một bộ chuyển đổi áp điện làm cho kim rung.Đầu dò tương tự được sử dụng trong loa phóng thanh, hình ảnh siêu âm và thiết bị nha khoa chuyên nghiệp.Các nhà nghiên cứu ETH có thể thay đổi tần số rung của kim thủy tinhBằng cách nhúng một chiếc kim vào chất lỏng, họ đã tạo ra một mô hình ba chiều gồm nhiều vòng xoáy.Vì chế độ này phụ thuộc vào tần số dao động nên nó có thể được điều khiển tương ứng.
Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng nó để chứng minh các ứng dụng khác nhau.Đầu tiên, họ có thể trộn những giọt chất lỏng có độ nhớt cao.Giáo sư Ahmed giải thích: “Chất lỏng càng nhớt thì càng khó trộn.“Tuy nhiên, phương pháp của chúng tôi vượt trội hơn ở điểm này vì nó không chỉ cho phép chúng tôi tạo ra một dòng xoáy duy nhất mà còn trộn lẫn các chất lỏng một cách hiệu quả bằng cách sử dụng các mẫu 3D phức tạp được tạo thành từ nhiều dòng xoáy mạnh.”
Thứ hai, các nhà khoa học có thể bơm chất lỏng qua hệ thống vi kênh bằng cách tạo ra các kiểu xoáy cụ thể và đặt các kim thủy tinh dao động gần các thành kênh.
Thứ ba, họ có thể thu được các hạt mịn có trong chất lỏng bằng thiết bị âm thanh robot.Điều này có tác dụng vì kích thước của một hạt quyết định cách nó phản ứng với sóng âm.Các hạt tương đối lớn di chuyển về phía kim thủy tinh dao động, nơi chúng tích tụ.Các nhà nghiên cứu cho thấy phương pháp này có thể thu giữ không chỉ các hạt vô tri mà còn cả phôi cá.Họ tin rằng nó cũng có thể bẫy các tế bào sinh học trong chất lỏng.“Trước đây, việc điều khiển các hạt cực nhỏ trong không gian ba chiều luôn là một thách thức.Cánh tay robot nhỏ bé của chúng tôi khiến việc này trở nên dễ dàng”, Ahmed nói.
Ahmed cho biết: “Cho đến nay, những tiến bộ trong ứng dụng quy mô lớn của robot thông thường và vi lỏng đã được thực hiện riêng biệt”.“Công việc của chúng tôi giúp kết hợp hai cách tiếp cận này lại với nhau.”Một thiết bị, được lập trình phù hợp, có thể xử lý nhiều nhiệm vụ.Ahmed cho biết: “Trộn và bơm chất lỏng cũng như thu giữ các hạt, chúng tôi có thể làm tất cả chỉ với một thiết bị.Điều này có nghĩa là các chip vi lỏng trong tương lai sẽ không còn cần phải được thiết kế riêng cho từng ứng dụng cụ thể nữa.Sau đó, các nhà nghiên cứu hy vọng có thể kết hợp nhiều kim thủy tinh để tạo ra các kiểu xoáy phức tạp hơn trong chất lỏng.
Ngoài việc phân tích trong phòng thí nghiệm, Ahmed còn có thể tưởng tượng ra những công dụng khác của máy vi thao tác, chẳng hạn như phân loại các vật thể nhỏ.Có lẽ bàn tay cũng có thể được sử dụng trong công nghệ sinh học như một cách để đưa DNA vào từng tế bào.Cuối cùng chúng có thể được sử dụng để sản xuất bồi đắp và in 3D.
Tài liệu được cung cấp bởi ETH Zurich.Cuốn sách gốc được viết bởi Fabio Bergamin.GHI CHÚ.Nội dung có thể được chỉnh sửa về phong cách và độ dài.
Nhận tin tức khoa học mới nhất trong trình đọc RSS của bạn bao gồm hàng trăm chủ đề với nguồn cấp tin tức ScienceDaily hàng giờ:
Hãy cho chúng tôi biết suy nghĩ của bạn về ScienceDaily - chúng tôi hoan nghênh cả những nhận xét tích cực và tiêu cực.Bạn có thắc mắc về việc sử dụng trang web?câu hỏi?