О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина | Свидетели Иеговы
Читайте нас:
На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.62079.html

статья В космос отправятся пряничные корабли

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 01.03.2004
Реклама

Первый микроробот, перемещаемый усилиями мускулов, пустился в путь

Схема работы первого микроробота, перемещаемого усилиями мускулов, с сайта New Scientist Кремниевый микроробот величиной в половину диаметра человеческого волоса, снабженный "ножками" из живой сердечной мышцы, начал ползать по лаборатории Лос-Анджелеса. Это первый случай, когда удалось использовать мускульные усилия для движения микромеханического устройства.

Эта определенно футуристическая разработка может привести со временем к созданию нервных стимуляторов на основе живых мышц, которые позволят парализованным людям дышать без искусственного вентилирования легких. Еще более впечатляющими могут быть перспективы использования таких устройств - "мускулоботов" ("musclebots") - для обслуживания космических кораблей, включая оперативный ремонт внешней оболочки и заделывание дырок, пробитых в корпусе микрометеоритами. NASA с недавнего времени активно финансирует исследования в этом направлении.

Успеха удалось достичь группе Карлоса Монтемагно (Carlos Montemagno) из Калифорнийского института наносистем (California NanoSystems Institute) Калифорнийского университета (University of California, Los Angeles - UCLA). Микроинженеры потратили три года на то, чтобы заставить наконец живую мускульную ткань двигать микромеханизмы.

Устройство представляет собой дугу (или "арку") из кремния шириной 50 микрометров. К нижней стороне этой дуги прикреплен слой сердечных мышц. Их сокращения приводят к тому, что дуга становится то уже, то шире, заставляя "бота" выполнять "ползающие" движения. Мускул берет энергию из простого питательного раствора на основе глюкозы в чашке Петри.

Залогом успеха группы из UCLA стала разработка автоматизированного способа прикрепления мышечных тканей к кремниевой основе. С помощью автоматизированного оборудования они вырезали из кремниевой пластины (микрокристалла кремния) каркас, имеющий форму арки или дуги, и покрывали его специальным полимером. Потом покрытие на нижней стороне дуги протравливалось, и на него наносили пленку из золота, что способно служить клеящим материалом для мышечных клеток. Чтобы выращивать мускулы, каркас помещали в чашку Петри, содержащую мышечные клетки из сердца крысы в питательной среде из глюкозы. Через три с лишним дня мышечные клетки превратились в слои мускулов, которые прилепились к нижней стороне дуги, покрытой золотом, формируя нити сердечной мышцы.

Во время самого этого процесса изготовления дуга была неподвижно зафиксирована, но как только фиксатор был удален, "мускулобот" немедленно начал ползать со скоростью до 40 микрометров в секунду. За счет геометрии "мускулобота" изгибание перемещает его в одном определенном направлении вместо того, чтобы просто сдвигаться и раздвигаться на месте.

Использование живых мускулов в мощных микроэлектромеханических системах (MEMS) и микродвигателях теперь становится вполне реальной перспективой. В то время как для обычных микродвигателей требуется подводить электричество, мускулы могут получать энергию от расщепления глюкозы, возможно наносимой на те поверхности, где роботы будут работать (только представьте такой огромный засахаренный пряничный космический корабль!).

Монтемагно теперь намерен использовать эту технику для того, чтобы помочь людям, у которых повреждены грудобрюшные нервы, управляющие смыканием и размыканием диафрагмы. В этом случае пациенты часто нуждаются в искусственном вентилировании легких.

В таком случае вместо того, чтобы бесцельно перемещать "ножки" "мускулоботов" в кювете, этим мышечным слоям будет поручено изгибать кусочки пьезоэлектрического материала и генерировать те несколько милливольт, которых достаточно для стимулирования грудобрюшных нервов. Использование клеток от собственного сердца пациента предотвратит проблемы с отторжением чужеродного имплантата, а сами искусственные мускулы будут "включаться" глюкозой, растворенной в человеческой крови. Получится, так сказать, навороченный вариант батарейки, питающейся человеческой кровью.

Кроме того, Монтемагно предлагает Институту передовых технологий (Institute for Advanced Concepts) NASA спроектировать работающие на мускульной энергии микромеханизмы, которые смогут искать и латать пробоины от микрометеоритов на космических кораблях. Однако он подчеркивает, что возможность такого применения для новой технологии реально появится лишь несколькими десятилетиями спустя.

Источник:
First robot moved by muscle power - New Scientist

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 01.03.2004


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама


Выбор читателей