Forskare har tagit hjälp av musslor för att konstruera en extremt liten robot som kan färdas i kroppens blodkärl. På samma sätt som en mussla pumpar sig roboten fram och en prototyp utan rörliga delar har tagits fram.
Foto: National Marine Fisheries Service
Pump driver roboten framåt
På ett liknande sätt som en jetski drivs den lilla roboten framåt av en pump som producerar en liten jet-stråle. Pumpen består av en liten bubbla med luft inuti ett tunt rör.
Genom olika typer av ljudvågor kan bubblan fås att expanderar eller dra sig samman.
När bubblan trycks ihop sugs vätska in i röret från ett större område utanför mynningen.
När bubblan expanderar trycks vätskan ut genom den lilla öppningen och driver roboten framåt.
På bilderna ovan illustreras med pilar hur vätska sugs in respektive trycks ut. I pilarnas motsatta riktning uppstår en motkraft på röret.
Vid insug finns många vertikala komponenter vilket gör att röret endast rör sig lite bakåt under denna fas. När strålen pressas ut är det i stort sett helt horisontellt vilket ger upphov till en större rörelse framåt.
Roboten pumpar sig på detta sätt fram på samma sätt som en mussla.
Grafik: Claus-Dieter Ohl
En mycket liten robot kan i framtiden användas för att transportera läkemedel långt in i våra kroppar. Genom att härma sättet en mussla suger in och blåser ut vatten har holländska forskare lyckats konstruera en första prototyp. Målet är att ta fram en robot som kan "simma" i våra blodkärl.
I stället för att ett läkemedel injiceras i hela blodsystemet vore det ofta önskvärt att behandla problemet mer lokalt. I framtiden kan det bli möjligt att föra in en extremt liten robot i blodsystemet och på så sätt navigera sig fram till det ställe som skall behandlas.
Tar sig fram som en mussla
Ett självklart krav på en robot som skall färdas i våra blodådror är storleken, den måste helt enkelt vara mycket liten. Den ytterst begränsade storleken gör det därför svårt att få plats med batterier eller annan energikälla "ombord".
För att tackla detta problem har Claus-Dieter Ohl vid universitetet i holländska Twente studerat hur musslor tar sig fram under vatten. En mussla suger in vatten genom att öppna skalet, sedan sprutas vattnet ut i en smal stråle och musslan färdas i motsatt riktning. Principen är densamma som för en jetmotor eller en vattenskoter.
För New tidningen New Scientist berättar Ohl om fördelarna med att efterlikna musslans sätt att ta sig fram.
- Vår motor har inga rörliga delar och inte heller några sladdar behövs. Kraften överförs på trådlös väg genom kroppen.
Ljudvågor och luft driver pump
Roboten består av ett några millimeter långt rör med en diameter av endast 0.75 millimeter. Röret är tillslutet i ena ändan och innehåller en lite bubbla med luft. Genom att skicka ljudvågor mot röret kan bubblan fås att minska eller expandera i storlek. Effekten blir att vätska sugs in för att sedan sprutat ut igen.
För att det hela skall fungera måste roboten göra precis som en mussla, ta in vätska genom en stor öppning och spruta ut den snabbt i en koncentrerad stråle. Rory Dijkink har arbetat i forskargruppen under ledning av Claus-Dieter Ohl.
- När du ser vår robot röra sig ser det ut som om den tar två steg fram och ett bakåt förklarar Dijkink till New Scientist.
Kan röra sig fritt i kroppen
I sin nuvarande utformning kommer prototypen upp i en hastighet av några millimeter per sekund. Dessa försök har troligen gjorts i laboratorium och inte i riktiga blodkärl.
En stor fördel är att roboten inte har någon egen kraftkälla utan kan drivas av ljudvågor som skickas in i kroppen. Utan sladdar och andra hinder bör det gå att utveckla tekniken så att en liknande robot kan färdas på ett kontrollerat sätt i ett blodkärl.
Effektiv propplösare
För att kunna "simma" mot blodflödet behöver dock roboten röra sig fortare än vad prototypen klarar av. Forskarna tror dock att det skall vara möjligt att uppnå en hastighet av 10 millimeter per sekund.
Mer teknik
Här kan du läsa mer om spännande tekniska framsteg:
Ett tänkbart användningsområde som Ohl ser framför sig är vid behandling av blodpropp. Roboten pumpar sig fram till proppen och lämnar av en blodproppslösande medicin exakt där den gör störst nytta.
Mindre risker med akustisk pump
Enligt Ohl finns det flera fördelar med den nya tekniken jämfört med andra mini-robotar avsedda för olika vätskor. I de fall roboten består av små rörliga delar är en risk att dessa helt enkelt går sönder.
Om elektrisk ström eller värme används som kraftkälla kan de skada proteiner och annat som finns i kroppen. Den nya akustiska pump-tekniken hoppas Ohl skall kunna lösa dessa problem.
Läs mer:
