Elastyczne pompy inspirowane meduzami

Elastyczne pompy inspirowane meduzami

Meduza dla przeciętnego odwiedzającego akwarium wcale nie wygląda na szczególnie dobrego pływaka; w porównaniu z rybami porusza się raczej powoli i majestatycznie. Jednakże według Janny Nawroth z California Institute of Technology in Pasadena, falowanie tego bezkręgowca kryje w sobie sekret, który może w przyszłości umożliwić stworzenie nowej generacji miniaturowych pomp dla robotyki czy medycyny.

„Większość pomp wykonanych jest z materiałów sztywnych.” – stwierdziła Nawroth. „Ale pompy medyczne znajdujące się wewnątrz ludzkiego ciała muszą być elastyczne, gdyż pompują one płyny delikatniej, by nie uszkodzić tkanek i komórek.” – dodała.

Nawroth współpracuje z Johnem Dabiri, inżynierem z Caltech specjalizującym się w napędzie meduz. Jego badania pokazały, że parzydełkowce dzielą się na dwie kategorie: te, które wytwarzają szybsze, gwałtowniejsze ruchy oraz te, które poruszają się wolniej, ale efektywniej. Przebadał on również przepływy i wiry wytworzone przez ruchy, które mogą być określane poprzez charakteryzującą przepływy płynu liczby Reynoldsa.

„Mamy prawdziwe szczęście.” – stwierdziła Nawroth. „Liczby Reynoldsa, które obserwujemy w ruchach meduz różnego rozmiaru i wieku są dokładnie w takim zakresie, jakiego potrzebujemy w aplikacjach medycznych.” – dodała.

W ramach prac nad elastycznymi pompami, Nawroth bada obecnie jak kształt i kompozycja tkanki meduzy odnosi się do potrzeb związanych z różnymi warunkami przepływu dla różnych liczb Reynoldsa. Małe, milimetrowe meduzy, na przykład, wykorzystują niewielką powłokę z wody, która przylega do ich powierzchni, jako dodatkowe, darmowe wiosło. A co więcej, specjalne ułożenie w ciele meduzy wielu stymulatorów gwarantuje niezawodny i umożliwiający regulację mechanizm pompowania.

W przyszłości, Nawroth planuje wykorzystać swoje odkrycia do skonstruowania całej gamy elastycznych pomp, tak do zastosowań medycznych, jak i dla robotyki.

(lk)