东方时讯网到目前为止，微型机器人系统不得不在没有手臂的情况下勉强生存。现在，苏黎世联邦理工学院的研究人员开发了一种超声波驱动的玻璃针，可以连接到机械臂上。这使他们能够泵送和混合微量液体并捕获颗粒。
带有移动手臂的机器人执行机械工作并且可以编程。单个机器人可用于执行多种任务。
直到今天，通过细毛细管传输微量液体的微型系统与此类机器人几乎没有关联。由研究人员开发，作为实验室分析的辅助工具，此类系统被称为微流体或芯片实验室，通常利用外部泵使液体通过芯片。迄今为止，此类系统难以实现自动化，而且芯片必须针对每个特定应用进行定制设计和制造。
超声针振荡
由ETH教授DanielAhmed领导的科学家们现在正在将传统机器人技术和微流体技术结合起来。他们开发了一种使用超声波的设备，可以连接到机械臂上。它适用于在微型机器人和微流体应用中执行广泛的任务，也可用于自动化此类应用。科学家们在NatureCommunications上报道了这一进展。
该装置包括一个细而尖的玻璃针和一个使针振动的压电换能器。类似的换能器用于扬声器、超声成像和专业牙科清洁设备。ETH研究人员可以改变玻璃针的振荡频率。通过将针浸入液体中，他们创建了一个由多个漩涡组成的三维图案。由于此模式取决于振荡频率，因此可以对其进行相应控制。
研究人员能够使用它来演示多种应用。首先，他们能够混合高粘性液体的微小液滴。“液体越粘稠，混合起来就越困难，”艾哈迈德教授解释道。“然而，我们的方法成功地做到了这一点，因为它不仅允许我们创建一个单一的漩涡，而且还可以使用由多个强漩涡组成的复杂三维模式有效地混合液体。”
其次，科学家们能够通过创建特定模式的涡流并将振荡玻璃针放置在靠近通道壁的位置来通过微型通道系统泵送流体。
第三，他们成功地使用机器人辅助声学装置捕获流体中存在的细小颗粒。这是可行的，因为粒子的大小决定了它对声波的反应。相对较大的颗粒移向振荡玻璃针，并在那里聚集。
研究人员展示了这种方法如何不仅可以捕获无生命颗粒，还可以捕获鱼胚胎。他们认为它还应该能够捕获液体中的生物细胞。“过去，在三个维度上操纵微观粒子总是具有挑战性。我们的微型机器人手臂使它变得容易，”艾哈迈德说。
“到目前为止，大型传统机器人和微流体应用的进步是分开进行的，”艾哈迈德说。“我们的工作有助于将这两种方法结合在一起。”
因此，未来的微流体系统可以设计成类似于今天的机器人系统。适当编程的单个设备将能够处理各种任务。
“混合和泵送液体以及捕获颗粒——我们可以用一台设备完成这一切，”Ahmed说。这意味着明天的微流控芯片将不再需要为每个特定应用定制开发。接下来，研究人员希望将几根玻璃针组合起来，在液体中产生更复杂的涡流模式。
除了实验室分析，艾哈迈德还可以设想微型机械臂的其他应用，例如分拣微小物体。可以想象，手臂也可以用于生物技术，作为将DNA引入单个细胞的一种方式。最终应该可以将它们用于增材制造和3D打印。