Исследователи из Института Макса Планка собирают мини-роботов микрометрового размера с беспроводным управлением из набора Voxel. Они могут циркулировать с кровью.Миниатюрные роботы будущего достаточно малы, чтобы плавать в кровотоке. Им можно управлять с помощью магнита и точно высвобождать активные ингредиенты. Они могут захватывать, цепляться за стенки клеток и улавливать частицы. В основном они не могут ничего сделать, потому что теперь их построение возможно, строительный блок за строительным блоком, с трехмерными пикселями микрометрового размера, то есть «воксель за вокселем», как утверждают исследователи из Института интеллектуальных систем Макса Планка (MPI). IS) говорят.
В компьютерных играх термин «воксель» относится к точкам сетки в трехмерной сетке. Как и в Minecraft, исследователи собирают свои машины из небольших модулей и используют их для создания новых форм и функций.
Модульная система
Группа «Физический интеллект» вокруг профессора Др. Метин Ситти работает над роботами с магнитным управлением в субмиллиметровом масштабе. Их последний прорыв - механическая платформа, на которой они собирают любую форму робота по частям. Вы можете свободно комбинировать разные материалы. К ним относятся, с одной стороны, мягкие основные материалы в качестве опорных структур, полимеры или эластомеры или биосовместимые, например желатин, который особенно совместим для использования в кровотоке.
С другой стороны, исследователи используют материалы, в которые встроены магнитные микро- и наночастицы. Эти строительные блоки реагируют на внешние магнитные поля и в конечном итоге определяют функции крошечных существ. Помня об этих двух компонентах, было создано название Magnetic Soft Machines. Третий компонент - это клейкие поверхности и клейкие полоски, которые, например, соединяют вокселы, намагниченные по-разному. Это создает компоненты, которые выравниваются магнитно и выполняют контролируемые действия в изменяющихся магнитных полях.
Типы используемых вокселей, опорных элементов и намагниченных строительных блоков создаются тысячами в миниатюрных формах.
(Изображение: MPI Intelligent Systems)
Ученые уже собрали самых разных движущихся роботов с индивидуальными профилями намагничивания из этих компонентов. Самые маленькие из них имели длину всего 70 микрометров, то есть всего 0,07 миллиметра, как утверждает доктор. Цзячен Чжан сообщил об этом.
От захвата до сильфона
Например, простая капсула была создана из двух по-разному намагниченных полуоболочек. Одна полуоболочка легирована частицами кобальта, другая - частицами из сплава неодим-железо-бор. Прежде всего, полуоболочки магнитно прижимаются друг к другу и крепко держатся. Однако внешнее магнитное поле позволяет одной полуоболочке перемагничиваться быстрее, чем другой. Капсула выскакивает открытой и выпускает свой заряд, именно в зоне воздействия магнитного поля.
Машина, сделанная из намагниченных половин капсулы, хранит свое содержимое под замком, пока переменное магнитное поле не изменит магнетизм одной из половин. Капсула целенаправленно высвобождает свой заряд.
(Изображение: MPI Intelligent Systems)
Более сложная мини-машина, состоящая из колец, расположенных друг над другом, производила капсулу диаметром около 0,5 миллиметра. Активируемый магнитным полем, он сжимал свою выпуклую структуру и выдавливал ее содержимое. В ходе экспериментов исследователи позволили нескольким из этих мехов плавать в модели желудка. После активации все они одновременно выпустили свою жидкую нагрузку в желудок.
Неравномерно распределенный вспомогательный материал
Преимущество мини-роботов в том, что они работают без проводов и без собственного источника питания. Внешние магнитные поля управляют своими функциями в организме в зависимости от напряженности поля на расстоянии от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. Некоторые функции даже изменяются в зависимости от силы окружающего магнитного поля.
Это относится, например, к захвату с шестью пальцами, напоминающему цветок. Без магнитного поля лепестки закрыты. При низкой плотности магнитного потока сначала открываются три пальца захвата, а затем все шесть в более сильном магнитном поле. Исследователи достигли этого эффекта за счет неравномерного распределения опорных материалов, что означает, что три пальца захвата более жесткие и растягиваются позже, чем другие три.
Форма цветка оказывается микрозахватом. В соответствии с неравномерно распределенной жесткостью при увеличении напряженности магнитного поля открываются первые три «лепестка», а затем все шесть.
(Изображение: MPI Intelligent Systems)
Ранее ученые экспериментировали с мини-роботами, сделанными из одного намагниченного материала. Они также движутся в магнитном поле, но только их геометрия может повлиять на их движения в очень ограниченной степени. Крошечными существами намного проще манипулировать благодаря воксельной структуре, сделанной из разных материалов. Для этого в институте созданы шаблоны и рамки, в которых лаборанты собирают свои концепции роботов под микроскопом. Воксели, используемые для этого, являются массовым продуктом даже в лаборатории, тысячи из которых изготавливаются в виде блоков с миниатюрными формами.
Построен и смоделирован
Обычно на проектирование и сборку нового мини-робота у ученых уходит от часа до десяти часов. Моделирование в программном обеспечении Abaqus от Dassault Systems дает вам первое впечатление о движении в магнитных полях. Однако, как показывает Чжан, программное обеспечение все равно потребует обширной тонкой настройки, чтобы смоделировать точные процессы изменения магнитных полей. До сих пор исследователи уклонялись от этих усилий и изначально оптимизировали своих мини-роботов методом проб и ошибок.
Например, робот был создан из двух круглых колец с 16 петлями. В магнитном поле эта круглая структура превращается в звезду с множеством углов и граней. При таком поведении мини-робот может сначала легко дрейфовать с током в кровотоке, а затем застрять в желаемом месте. Подобные боты могут переносить частицу и внезапно выпускать ее или, наоборот, увеличивать отверстие и пытаться захватить частицы.
Эта мини-машина в субмиллиметровом диапазоне может изменять свою форму с помощью 16 шарниров. Такие структуры могут перемещаться по кровотоку и цепляться за подходящие места или высвобождать переносимый груз.
(Изображение: MPI Intelligent Systems)
Фактически, исследователи даже показали цилиндрического робота, который значительно уменьшает свой диаметр при активации. Он мог течь вместе со средой по линии, но срабатывала с помощью магнита, чтобы снова расшириться в одной точке и застрять, не забивая линию для текущей жидкости. В связи с капсульным роботом на нейлоновой нити робот-якорь тащил активное вещество к месту назначения. Из-за большого расстояния капсула могла запускаться магнитным способом независимо от активации первого робота.
В другом приложении можно было заселить напечатанные на 3D-принтере клетки культурами стволовых клеток и транспортировать их с помощью робота-якоря. Так называемые мезенхимальные стволовые клетки могут дифференцироваться по-разному и, например, поддерживать регенерацию различных поддерживающих и соединительных тканей, таких как кости или мышцы. Они также могут помочь в формировании крови и костного мозга. Даже с этим грузом можно было застрять в трубе с потоком через нее.
Шланговые насосы-роботы
Перистальтический насос от MPI IS - настоящий гигант среди мини-роботов. Его длина составляет около четырех миллиметров, а радиус открытия - один миллиметр. Эта трубка состоит из примерно трех десятков отдельных колец, магнитные воксели которых выровнены с наклоном 10 градусов от кольца к кольцу. Во вращающемся магнитном поле этот насосный шланг подавлял как жидкости, так и шарики из пенополистирола диаметром один миллиметр.
До сих пор мини-роботы в институте требовали кропотливой детальной работы и поэтому могут производиться только в небольших количествах. У исследователей есть множество дизайнерских идей, и они все еще много пробуют. Однако в будущем автоматизация производственного процесса стоит на первом месте в их списке дел. После того, как мини-роботы были оптимизированы для типичных целей, целесообразно и массовое производство. «Выбор и размещение вокселей и создание трехмерных конструкций роботов будет сложной задачей», - считает Чжан. Команда думает о микроманипуляторах, ими в первую очередь должны управлять телеоператоры. Позже управление манипуляторами могло научиться типичным движениям рук и использовать их искусственно разумно.
Однако с каждым успешным шагом в автоматизации целые армии мини-роботов приближаются. Биомедицинская инженерия - это прежде всего подходящее место для использования. Мини-роботы могут внедряться в человеческое тело минимально инвазивным способом, чтобы ввести туда активные ингредиенты, взять образцы или вмешаться микрохирургическим путем. Поскольку магнитные мягкие машины не активируются за пределами управляющих магнитных полей, нежелательные побочные эффекты остаются минимальными.
· Арне Гравемейер heise online 07/14/2021
Люцифераза. Жидкий гель с наноботами. Проект ID 2020
Уважаемый читатель, сегодня в мире идет решающая и беспрецедентная битва. Столкнувшись с этим сценарием, люди мира просыпаются и осознают манипулирование информацией и цензуру.
Быть независимым, "альтернативным" блогом или медиа, связано с большими проблемами. Однако мы продолжаем делать репортажи без страха, несмотря на коммерческие и политические интересы, которые составляют повестку дня основных средств массовой информации.
Нажимайте кнопки «Поделиться» выше или ниже. Отправьте эту статью в свои списки рассылки, отправьте ссылку на неё, мессенджером. Перекрестная публикация на вашем блоге, интернет-форумах и т.п.
(We would also be grateful to you personally if you visit the footer of our site.)
BLOG: Первая глобальная война против человечества и человека (эпизоды)
FORUM: Раздел СПЕЦОПЕРАЦИЯ «КОРОНА»
FORUM: Раздел МИР и ВОЙНА
FORUM: Раздел ТЕХНО
Рекомендации:
- Хайль Давос и фюрер его, Шваб!
- Сиамские близнецы технократии и трансгуманизма
- От теорий заговора до «домашнего террориста»
- Плановая химия с «прививкой» трансгуманизма
- ОНИ ОТКЛЮЧАТ НАМ ВСЁ! (!)
- Технология мРНК - биологическое оружие давосских фашистов
- Российской армии больше не существует, поскольку она теперь "координируется" главным врагом России - военным руководством НАТО. Случая поражения всей армии ещё до начала войны, история ещё не знала! (Второе видео, с 2:00)
- Последний крестовый поход UPD: Что делать с обязательной процедурой. Старец Евфимий
- Отказавшиеся от генномодифицирующей обработки мРНК (т.н. "вакцинации") могут лишиться собственного жилья и родины. (Готовится специальный, "ковидный" закон "о чрезвычайном положении" - видео, с 3:15)
- Лауреат Нобелевской премии Люк Монтанье подтвердил: все вакцинированные люди умрут в течение 2 лет