МАЛКА 3D ОТПЕЧАТАНА РАНИЦА ПРЕВРЪЩА НАСЕКОМИТЕ В КОНТРОЛИРАНИ С BLUETOOTH КИБОРГИ

Изследователи от японския RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS) са използвали 3D принтиране, за да създадат устройство, което превръща хлебарки в киборги с дистанционно управление.

3D отпечатана от еластичен полимер, който му позволява да следва извитата повърхност на гръдния кош на насекомото, малката раница на екипа позволява носенето на модул за управление на движението и слънчева клетка. Те от своя страна предоставят на потребителите средство за електрическо стимулиране на церкуса на хлебарка да издава навигационни команди и не му позволяват да се освободи, като поддържа батерията му заредена от слънцето. 

„Поддържането на батерията достатъчно заредена е от основно значение – никой не иска внезапно излязъл извън контрол екип от хлебарки киборги, който се скита наоколо“, казва  Masataka Sasabeот научноизследователския институт RIKEN. „Въпреки че е възможно да се изградят докинг станции за презареждане на батерията, необходимостта от връщане и презареждане може да наруши чувствителните към времето мисии. Следователно най-доброто решение е да се включи вградена слънчева клетка, която може непрекъснато да гарантира, че батерията остава заредена.

Киборги насекоми за търсене и спасяване ? 

Позовавайки се на изследване на киборги насекоми от Технологичния университет Нанянг , проведено миналата година, учените от CEMS казват, че контролируемите буболечки имат значителен потенциал като бъдещи превозни средства за градско търсене и спасяване. Теоретично екипът вярва, че малките същества могат да бъдат използвани за навлизане в зони, твърде опасни за достъп на хората, но добавят, че съхраняването на достатъчно заряд за захранване на малки контролни устройства „остава предизвикателство“. 

За да не се налага такива киборги непрекъснато да се връщат в базата за зареждане, учените предлагат те да бъдат монтирани с устройства за събиране на енергия, способни да презареждат в движение. Докато най-високата регистрирана мощност на ензимна биогоривна клетка е 333 μW и това се оказа достатъчно за контрол на хлебарки в предишни проучвания, екипът на CEMS сега казва, че слънчевата енергия може да увеличи това число до 10 mW. 

Имайки това предвид, проектът на изследователите ги е накарал да се съсредоточат върху намирането на начини за прикрепване на слънчеви батерии и навигационни устройства към насекомите, без да им дават твърде тежък товар, който да поемат, и да компрометират техните „основни поведенчески способности“.

„За да се интегрират устройства в малки животни с ограничени повърхностни площи и да носят товари, е необходим дизайн на устройството и стратегия за интегриране на слънчеви клетки с голяма площ“, обясняват учените от CEMS в своя изследователски документ. „Тъй като изходната мощност на слънчевата клетка е пропорционална на площта, както натоварването на устройството, така и контактът между устройството и подвижните стави значително влошават способностите за движение.“

Превръщане на хлебарки в киборги 

За да увеличат максимално успеха на тяхното устройство за носене на батерия и печатна платка, учените са го проектирали така, че да пасне на мадагаскарската хлебарка, една от най-големите в света, с тяло с дължина до 7 сантиметра. Производството на тяхната раница с помощта на 3D принтер Form 3 на Formlabs и материал Elastic 50A й осигури гъвкавостта да се приспособи към извитото тяло на насекомото, като същевременно я направи идеална точка за монтиране. 

Върху раницата си изследователите откриха, че са успели да прикрепят органичен слънчев клетъчен модул с дебелина 4 µm към едно от коремчетата на насекомото, което след усилване на веригата дава изходна мощност от 4,2 V. След това този заряд може да се използва за захранване на безжичен модул, способен да получава сигнали от външен сървър и да накара хлебарката да се съобрази с тях чрез електрически удари към своя навигационен cercus. 

В ранните опити да се използва устройството за контрол на хлебарки чрез курсове с препятствия, слънчевите клетки се оказаха твърде дебели или твърдо закрепени, по начин, който ги забавяше и затрудняваше саморегулирането им. Въпреки това, като замени филм с дебелина 3 µm, който държи клетката на място, с лепило от смола, екипът установи, че техните киборги на насекоми са много по-пъргави. 

Що се отнася до производителността на зареждане, тестването също така показа, че модулът на соларната клетка е в състояние да захранва устройството в продължение на два часа след пълно зареждане. В резултат на това изследователите заключават, че техният подход е ефективна „дизайн стратегия за монтиране на електроника“ върху хлебарки, която може да помогне за „разширяване на обхвата на дейност и реализиране на разнообразни функции за насекоми-киборги“, придвижвайки се напред. 

Създаването на хлебарки-киборги може да е част от изследванията за 3D принтиране, но технологията е използвана и при разработването на устройства за контролиране на човешкия ум и лечение на мозъка. Renishaw постигна значителен напредък със своето 3D отпечатано невроинфузно устройство за доставяне на лекарства , платформа, която разработва с Herantis Pharma за лечение на болестта на Паркинсон, която вече е преминала през клинични изпитания. 

На друго място, в проект, осъществен в университета Астън миналата година, учените изследваха потенциала на 3D биопринтирането при лечение на неврологични състояния . Като част от проекта Meso-Brain , подкрепян от ЕС , екипът генерира персонализирани 3D отпечатани неврони, извлечени от стволови клетки, които могат да бъдат използвани за разработване на ново поколение инструменти за моделиране и тестване на заболявания.