Miniaturowy chwytak, który jest w stanie przenosić pojedyncze komórki

Miniaturowy chwytak, który jest w stanie przenosić pojedyncze komórki

Yu Sun z University of Toronto skonstruował robota wyposażonego w szczypce o najdelikatniejszym chwycie, w jaki udało się dotąd wyposażyć maszynę. Uzbrojony w zmysł dotyku, jest on w stanie chwycić i przenieść pojedyncze komórki, nie uszkadzając ich. Może on posłużyć do budowy mikro- i nanourządzeń. Ten robo-chwytak może działać siłą zaledwie 20 nanoniutonów stale kontrolując przy tym wywierany nacisk.

„Stosujemy tu dobrze znane z robotyki koncepcje tyle, że przeniesione do skali mikro,” – powiedział Sun. Starsze konstrukcje chwytaków nie zapewniały informacji dotyczącej siły wywieranego nacisku. „Zniszczeniu uległyby przesuwane obiekty, albo mikro-szczypce.”

Szczypce te jako pierwsze nie tylko ‘czują’ siłę z jaką działają, ale i dotyk powierzchni. Ułatwia im to precyzyjne chwytanie obiektów bez ryzyka uszkodzenia ich. Szczypce te połączone z mikroskopem i wyposażone w odpowiednie oprogramowanie mogą pracować bez konieczności ludzkiej ingerencji. Można je ustawić tak, by działały siłą potrzebną do podniesienia zaledwie 2 milionowych grama.

Ramiona chwytaka maja długość 3 milimetrów i wyposażone są w zakończenia pozwalające chwytać komórki o wielkości 10 mikrometrów. W próbach prowadzonych na komórkach ze świńskiego serca, chwytak przenosił je działając siłą 100 nanoniutonów i powodując ich odkształcenie o zaledwie 15 procent.

Chwytaki sterowane są przez program, który identyfikuje pojedyncze komórki i przysuwa do nich szczypce w kilka sekund. „To o wiele szybciej, niż jest to w stanie zrobić człowiek.” – powiedział Sun. Chwytaki wyposażone są w rodzaj zmysłu dotyku, który informuje je jak mocno trzymają obiekt. Są w stanie złapać obiekt z określona siłą w mniej niż sekundę.

Testy prowadzone były na komórkach, jednakże urządzenie może znaleźć zastosowanie w innych dziedzinach. „Mogą chwytać krzemowe elementy i składać je razem,” – powiedział Sun. „To jest naprawdę elastyczna i zręczna dłoń.”

Chwytaki te są w dodatku tanie w produkcji, gdyż zbudowane z płytek krzemowych bazują na procesach dobrze znanych z przemysłu komputerowego. Produkcja masowa ma pozwolić na ustanowienie ceny na poziomie 10 dolarów. „Ich zdolność do ‘czucia’ siły swojego chwytu oraz ruchu czyni z nich bardzo użyteczne urządzenie do zautomatyzowanej mikromanipulacji,” – powiedział Jason Gorman z National Institute of Standards and Technology. „Manipulowanie przez nie komórkami jest imponujące.” – dodał.

Gorman przyznał, że najbardziej użyteczne mogłyby one być przy składaniu mikrourządzeń, szczególnie przy budowie złożonych czujników.

(lk)