Nous connaissons tous les robots équipés de bras mobiles.Ils sont installés dans l'usine, effectuent des travaux mécaniques et peuvent être programmés.Un robot peut être utilisé pour plusieurs tâches.
Jusqu’à aujourd’hui, de minuscules systèmes transportant des quantités négligeables de liquide à travers de minces capillaires n’avaient que peu de valeur pour ces robots.Développés par des chercheurs en complément des analyses en laboratoire, ces systèmes sont connus sous le nom de microfluidique ou de laboratoire sur puce et utilisent généralement des pompes externes pour déplacer les fluides à travers la puce.Jusqu’à présent, ces systèmes étaient difficiles à automatiser et les puces devaient être conçues et fabriquées sur commande pour chaque application spécifique.
Les scientifiques dirigés par le professeur Daniel Ahmed de l’ETH fusionnent désormais robotique conventionnelle et microfluidique.Ils ont développé un appareil utilisant des ultrasons et pouvant être attaché à un bras robotique.Il convient à un large éventail de tâches dans les applications de microrobotique et de microfluidique et peut également être utilisé pour automatiser de telles applications.Les scientifiques rapportent les progrès réalisés dans Nature Communications.
L'appareil se compose d'une fine aiguille en verre pointue et d'un transducteur piézoélectrique qui fait vibrer l'aiguille.Des transducteurs similaires sont utilisés dans les haut-parleurs, l’imagerie par ultrasons et les équipements dentaires professionnels.Les chercheurs de l'ETH Zurich peuvent modifier la fréquence de vibration des aiguilles en verre.En trempant une aiguille dans un liquide, ils ont créé un motif tridimensionnel composé de nombreux tourbillons.Puisque ce mode dépend de la fréquence d’oscillation, il peut être contrôlé en conséquence.
Les chercheurs peuvent l’utiliser pour démontrer diverses applications.Premièrement, ils ont pu mélanger de minuscules gouttelettes de liquides très visqueux.« Plus le liquide est visqueux, plus il est difficile à mélanger », explique le professeur Ahmed."Cependant, notre méthode excelle dans ce domaine car elle nous permet non seulement de créer un seul vortex, mais également de mélanger efficacement les fluides à l'aide de motifs 3D complexes constitués de plusieurs vortex puissants."
Deuxièmement, les scientifiques ont pu pomper du liquide à travers le système de microcanaux en créant des modèles de vortex spécifiques et en plaçant des aiguilles de verre oscillantes à proximité des parois des canaux.
Troisièmement, ils ont pu capturer les fines particules présentes dans le liquide à l’aide d’un dispositif acoustique robotisé.Cela fonctionne parce que la taille d’une particule détermine la façon dont elle répond aux ondes sonores.Les particules relativement grosses se déplacent vers l'aiguille en verre oscillante, où elles s'accumulent.Les chercheurs ont montré comment cette méthode permet de capturer non seulement des particules de nature inanimée, mais également des embryons de poissons.Ils pensent que cela devrait également piéger les cellules biologiques dans les liquides.« Dans le passé, manipuler des particules microscopiques en trois dimensions a toujours été un défi.Notre petit bras robotique rend cela facile », a déclaré Ahmed.
"Jusqu'à présent, les progrès dans les applications à grande échelle de la robotique conventionnelle et de la microfluidique ont été réalisés séparément", a déclaré Ahmed.« Notre travail contribue à rapprocher ces deux approches. »Un appareil, correctement programmé, peut gérer de nombreuses tâches.« Mélanger et pomper des liquides et capturer des particules, nous pouvons tout faire avec un seul appareil », a déclaré Ahmed.Cela signifie que les puces microfluidiques de demain n’auront plus besoin d’être conçues sur mesure pour chaque application spécifique.Les chercheurs espèrent ensuite combiner plusieurs aiguilles en verre pour créer des modèles de vortex plus complexes dans le liquide.
En plus des analyses en laboratoire, Ahmed peut imaginer d’autres utilisations du micromanipulateur, comme le tri d’objets minuscules.Peut-être que la main pourrait également être utilisée en biotechnologie pour introduire l’ADN dans des cellules individuelles.Ils pourraient à terme être utilisés pour la fabrication additive et l’impression 3D.
Matériel fourni par l'ETH Zurich.Le livre original a été écrit par Fabio Bergamin.NOTE.Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
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