เราทุกคนคุ้นเคยกับหุ่นยนต์ที่มีแขนที่ขยับได้พวกเขานั่งอยู่บนพื้นโรงงาน ทำงานด้านกลไก และสามารถตั้งโปรแกรมได้หุ่นยนต์หนึ่งตัวสามารถใช้งานได้หลายงาน
ระบบเล็กๆ ที่ขนส่งของเหลวในปริมาณเล็กน้อยผ่านเส้นเลือดฝอยบางๆ มีคุณค่าเพียงเล็กน้อยสำหรับหุ่นยนต์ดังกล่าวจนถึงทุกวันนี้พัฒนาโดยนักวิจัยเพื่อใช้เป็นส่วนเสริมในการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ ระบบดังกล่าวเรียกว่าไมโครฟลูอิดิกส์หรือห้องปฏิบัติการบนชิป และโดยทั่วไปจะใช้ปั๊มภายนอกเพื่อเคลื่อนย้ายของเหลวไปทั่วชิปจนถึงขณะนี้ ระบบดังกล่าวยังยากที่จะทำให้เป็นอัตโนมัติ และชิปต้องได้รับการออกแบบและผลิตตามคำสั่งสำหรับการใช้งานเฉพาะแต่ละอย่าง
นักวิทยาศาสตร์ที่นำโดยศาสตราจารย์ Daniel Ahmed ของ ETH กำลังรวมหุ่นยนต์ทั่วไปและไมโครฟลูอิดิกเข้าด้วยกันพวกเขาได้พัฒนาอุปกรณ์ที่ใช้อัลตราซาวนด์และสามารถติดเข้ากับแขนหุ่นยนต์ได้เหมาะสำหรับงานที่หลากหลายในการใช้งานไมโครโรโบติกส์และไมโครฟลูอิดิกส์ และยังสามารถใช้เพื่อทำให้การใช้งานดังกล่าวเป็นแบบอัตโนมัติอีกด้วยนักวิทยาศาสตร์รายงานความคืบหน้าใน Nature Communications
อุปกรณ์ประกอบด้วยเข็มแก้วปลายแหลมบางและทรานสดิวเซอร์เพียโซอิเล็กทริกที่ทำให้เข็มสั่นทรานสดิวเซอร์ที่คล้ายกันนี้ใช้ในลำโพง ภาพอัลตราซาวนด์ และอุปกรณ์ทันตกรรมระดับมืออาชีพนักวิจัย ETH สามารถเปลี่ยนความถี่การสั่นสะเทือนของเข็มแก้วได้โดยการจุ่มเข็มลงในของเหลว พวกเขาสร้างรูปแบบสามมิติที่หมุนวนมากมายเนื่องจากโหมดนี้ขึ้นอยู่กับความถี่การสั่น จึงสามารถควบคุมได้ตามนั้น
นักวิจัยสามารถใช้เพื่อสาธิตการใช้งานต่างๆขั้นแรก พวกเขาสามารถผสมหยดเล็กๆ ของของเหลวที่มีความหนืดสูงได้“ยิ่งของเหลวมีความหนืดมากเท่าไรก็ยิ่งผสมได้ยากเท่านั้น” ศาสตราจารย์อาเหม็ดอธิบาย“อย่างไรก็ตาม วิธีการของเราทำได้ดีเยี่ยมในเรื่องนี้ เพราะมันไม่เพียงช่วยให้เราสร้างกระแสน้ำวนเดี่ยวเท่านั้น แต่ยังผสมของเหลวได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้รูปแบบ 3 มิติที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยกระแสน้ำวนที่รุนแรงหลายตัว”
ประการที่สอง นักวิทยาศาสตร์สามารถสูบของเหลวผ่านระบบไมโครแชนเนลโดยการสร้างรูปแบบกระแสน้ำวนที่เฉพาะเจาะจง และวางเข็มแก้วที่สั่นไว้ใกล้กับผนังของแชนเนล
ประการที่สาม พวกเขาสามารถจับอนุภาคละเอียดที่มีอยู่ในของเหลวได้โดยใช้อุปกรณ์อะคูสติกแบบหุ่นยนต์วิธีนี้ใช้ได้ผลเพราะขนาดของอนุภาคเป็นตัวกำหนดวิธีที่อนุภาคตอบสนองต่อคลื่นเสียงอนุภาคที่ค่อนข้างใหญ่เคลื่อนไปทางเข็มแก้วที่สั่นซึ่งพวกมันสะสมอยู่นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าวิธีการนี้สามารถจับไม่เพียงแต่อนุภาคในธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต แต่ยังรวมถึงตัวอ่อนของปลาด้วยพวกเขาเชื่อว่าควรดักจับเซลล์ชีวภาพในของเหลวด้วย“ในอดีต การจัดการกับอนุภาคขนาดจิ๋วในสามมิติถือเป็นเรื่องท้าทายมาโดยตลอดแขนหุ่นยนต์เล็กๆ ของเราทำให้สิ่งนี้เป็นเรื่องง่าย” อาเหม็ดกล่าว
“จนถึงขณะนี้ ความก้าวหน้าในการใช้งานหุ่นยนต์ทั่วไปและไมโครฟลูอิดิกขนาดใหญ่ในวงกว้างได้ถูกแยกออกจากกัน” Ahmed กล่าว“งานของเราช่วยนำแนวทางทั้งสองนี้มารวมกัน”อุปกรณ์หนึ่งเครื่องที่ได้รับการตั้งโปรแกรมอย่างถูกต้องสามารถรองรับงานได้หลายอย่าง“การผสมและการสูบของเหลวและการจับอนุภาค เราสามารถทำทุกอย่างได้ด้วยอุปกรณ์เครื่องเดียว” Ahmed กล่าวซึ่งหมายความว่าชิปไมโครฟลูอิดิกแห่งอนาคตจะไม่จำเป็นต้องได้รับการออกแบบเฉพาะสำหรับแต่ละการใช้งานอีกต่อไปนักวิจัยหวังว่าจะรวมเข็มแก้วหลายอันเข้าด้วยกันเพื่อสร้างรูปแบบกระแสน้ำวนที่ซับซ้อนมากขึ้นในของเหลว
นอกจากการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการแล้ว Ahmed ยังจินตนาการถึงการใช้งานอื่นๆ สำหรับไมโครแมนิปูเลเตอร์ เช่น การคัดแยกวัตถุขนาดเล็กบางทีมืออาจสามารถนำมาใช้ในเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อแนะนำ DNA เข้าสู่เซลล์แต่ละเซลล์ได้ในที่สุดพวกเขาก็สามารถนำมาใช้สำหรับการผลิตแบบเติมเนื้อและการพิมพ์ 3 มิติได้
วัสดุที่จัดทำโดย ETH ซูริกหนังสือต้นฉบับเขียนโดย Fabio Bergaminบันทึก.เนื้อหาสามารถแก้ไขได้สำหรับรูปแบบและความยาว
รับข่าวสารวิทยาศาสตร์ล่าสุดจากโปรแกรมอ่าน RSS ของคุณซึ่งครอบคลุมหลายร้อยหัวข้อด้วยฟีดข่าว ScienceDaily รายชั่วโมง:
บอกเราว่าคุณคิดอย่างไรเกี่ยวกับ ScienceDaily เรายินดีรับความคิดเห็นทั้งเชิงบวกและเชิงลบมีคำถามเกี่ยวกับการใช้เว็บไซต์หรือไม่?คำถาม?