В космос отправятся пряничные корабли
Первый микроробот, перемещаемый усилиями мускулов, пустился в путь
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
Обсудить
Статьи по теме
В космос отправятся пряничные корабли
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. Теперь предполагается спроектировать работающий на мускульной энергии микромеханизм, который сможет искать и латать пробоины от микрометеоритов на космических кораблях.
"Эффект бабочки": машина времени и Интернет
"Эффект бабочки" прочно ассоциируется не только с фантастической посылкой Эдварда Лоренца, но и с одним из самых знаменитых рассказов Рэя Брэдбери, который посвящен путешествиям во времени. Ученые-компьютерщики из Корнельского университета решили "перекинуть мостик" от атмосферных исследований и машины времени к сегодняшнему миру Интернета, транснациональных корпораций, терроризма и пандемий. Вопрос об "баттерфляй-эффекте" может быть перефразирован тогда следующим образом: "Может ли единственный "мессидж" по электронной почте из Бразилии вызвать поток необратимых событий в штате Техас?"
Электронный Брат или Брут?
Компьютер на вашем столе - это только помощник. Он позволяет посылать электронную почту, осуществлять "серфинг" по Сети и даже оплачивать счета. Но вскоре он может стать другом... очень близким другом. И даже Братом... Специалисты из Sandia Lab объединяют с помощью компьютера мозги отдельных людей в единую систему.
В Sandia Labs разработана "машина познания"
Новый тип "разумной" машины, которая может в самое ближайшее время существенно изменить процесс общения людей с компьютерами, разработан в национальной лаборатории Министерства энергетики США Sandia Labs. Речь идет ни много ни мало как о создании "синтетического человека", то есть пресловутого искусственного интеллекта.
Королевский астроном, известный фантаст и принц пугают нас приближающимся апокалипсисом
Выдающийся британский ученый считает, что в настоящее время шансы близкого всемирного апокалипсиса стремительно возросли и составляют примерно 50 на 50. Впрочем, как-то сомнительно, что этот довольно пессимистический взгляд на окружающую нас действительность станет основой для букмекерских ставок.
Когда сказка станет пылью... (Нанотехнологии: революция начинается)
В самые ближайшие годы произойдет технологическая революция, в результате которой мы обзаведемся портативными мощными хранилищами памяти, всевидящими глазами и всеслышащими ушами, невидимыми помощниками, готовыми исполнить любую прихоть, и к тому же станем практически бессмертными.
Наномандала принесет в мир нанотехнологий буддистское счастье
Организованное взаимодействие отдельных атомов в нанотехнологии имеет некоторое сходство с картинами, возникающими под руками трудолюбивых буддистских монахов, создающих из цветного песка в ходе специальных таинств так называемые песочные мандалы. Цели и методы создания такой мандалы в восточных и западных культурах, конечно, довольно сильно различаются.
Силу, возникающую из пустоты, приспособят к чему-нибудь путному
Генрих Казимир еще в 1948 году предложил эксперимент, который мог бы подтвердить квантовую теорию физического вакуума (то, что вакуум на самом деле не пуст, а заполнен то и дело виртуально возникающими и исчезающими парами частиц и античастиц). Теперь американские исследователи сумели проверить этот эффект с точностью до 0,5 %. Выяснилось, что эффект Казимира действительно должен серьезно влиять на наноразмерные устройства.
Разработана батарейка для наномашин
Американские исследователи запатентовали технологию, позволяющую создавать батарейки поперечником в тысячные доли миллиметра. Изготовление таких микроскопических блоков питания - первый и едва ли не самый неотложный шаг к построению реально работающих наномашин. Сверхминиатюрные роботы могли бы производить химический анализ окружающей среды или вводить микропорции лекарства, находясь в человеческом организме.
Из виноградин научились извлекать электричество, а из кузнечиков пока не получилось
Новое устройство называют биотопливным элементом (biofuel cell). Оно использует энергию растительного и животного метаболизма и не выделяет никакого ядовитого побочного продукта. Устройство работает лучше всего, когда имеется достаточное количество глюкозы, например, в винограде.
Новости по теме
