Nowinki techniczne
E-skóra
Ludzka skóra ma wiele właściwości, które inspirują uczonych. Jedną z nich jest rozciągliwość, bardzo istotna w przypadku, gdy chcemy wyposażyć roboty w czuły zmysł dotyku. Profesor Nanshu Lu wraz z zespołem z University of Texas w Austin rozpoczęła badania nad stworzeniem e-skóry, której zadaniem będzie doskonałe imitowanie zachowania prawdziwej. Jeśli np. przyjrzymy się naszej dłoni podczas wykonywania ruchów, zobaczymy, że skóra rozciąga się i zgina, a następnie powraca do pierwotnego kształtu. Ma to kluczowe znaczenie, gdy chcemy wykonywać rozmaite precyzyjne manewry chwytania i przenoszenia różnych obiektów. Dotychczasowe e-skóry wyposażano w czujniki oparte na pojemności elektrycznej albo oporności. Miały one zasadniczą wadę – wyczuwały dodatkowo rozciąganie i zginanie, które dawały efekt szumu, pozbawiając układ precyzji. W efekcie robot mógł przykładać zbyt dużą siłę do pewnych czynności. Zespół prof. Lu już jakiś czas temu zaprojektował czujnik hybrydowy łączący obie te wersje i dzięki temu eliminujący szumy. Implantując te czujniki w wykonaną ze specjalnych tworzyw e-skórę, osiągnięto doskonałe rezultaty. Uczeni mają nadzieję stworzyć systemy robotyczne, które w przyszłości będą np. wykonywać czynności pielęgniarek czy fizjoterapeutów: badać puls, myć pacjenta albo przeprowadzać precyzyjny masaż.
Oko złożone dla robota
Do tej pory roboty wyposażano w oczy będące w najlepszym przypadku prostym zespołem kamer. Charakteryzuje je czasem imponująca rozdzielczość, ale nie realizują one złożonych funkcji, jakie powinno mieć dobre oko. Z podpowiedzią przyszła, jak to często bywa, natura. Wiemy, że nawet małe owady posiadają zaskakująco dobry wzrok. Zapewnia im to tzw. oko złożone, które składa się z tysięcy elementów zwanych fasetkami. Sygnały wysyłane przez nie trafiają do układu nerwowego, gdzie są przetwarzane na obraz. Naukowcy z Hongkong University of Science and Technology postanowili pójść tym tropem i skonstruowali podobny system dla robotów. Nie tworzyli jednak pojedynczych soczewek-fasetek, ale zaczęli od plastikowej półsfery z wywierconymi wieloma otworami. W każdy z nich wmontowali nanodrut z perowskitu, który posłużył jako swoisty światłowód. Poszczególne obrazy są następnie przy pomocy elektroniki oraz oprogramowania łączone w jeden. W ten sposób powstaje oko mające kąt widzenia 140°, a gdy użyjemy dwóch takich samych zestawów, rośnie on aż do 220°. Aby przetestować całość, zamontowano parę takich oczu na niewielkim dronie, który śledził innego robota, konkretnie psa. Film: www.youtube.com/watch?v=VWOJxGuh3F8.
Urządzenie wspomagające pracę komór serca dla dzieci
Już od kilkudziesięciu lat znane i stosowane są mechaniczne systemy wspomagające pracę serca. Używa się ich w przypadkach, gdy serce pracuje niewydajnie, a organizm jest, mówiąc skrótowo, niedotleniony. Sytuacja ta bardzo często zagraża życiu, stąd konieczność interwencji medycznej. Urządzenia takie produkowano dotąd w wersji dla dorosłych. Niestety, często problem źle działającego serca dotyczy też dzieci. W ich przypadku nie można jednak stosować klasycznego urządzenia dla dorosłych. Dlatego środowisko kardiologów z nadzieją czeka na wyniki badań prowadzonych przez zespół koordynowany przez Stanford School of Medicine, w którym uczestniczyli też badacze z kilkunastu innych ośrodków. Stworzono tam nowe urządzenie bazujące na stosowanym od kilku lat modelu miniaturowej pompy Jarvik 2015. Jest ono na tyle małe, że można je wszczepić bezpośrednio do klatki piersiowej dziecka. Zostaje tam do czasu, aż znajdzie się dawca przeszczepu albo nastąpi samoistny powrót serca do zdrowia. Testy prowadzono na siedmiorgu dzieciach (w wieku od 8 mies. do 7 lat) z kardiomiopatią. Spośród nich sześcioro doczekało przeszczepu, a serce jednego samo wróciło do normy. Obecnie planowane jest większe badanie na grupie 22 dzieci. Jeśli wszystko pójdzie dobrze, urządzenie może uzyskać certyfikat do powszechnego stosowania.
Nowy detektor fentanylu
W ostatnich latach coraz częściej słyszymy o fentanylu, syntetycznym opioidzie, stosowanym niestety często do celów pozamedycznych. Dlatego niezwykle potrzebne jest stworzenie efektywnego i łatwego do użycia systemu detekcji tego związku. Z zadaniem tym zmierzył się zespół prof. Alexandra Stara z Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences, będącego częścią University of Pittsburgh. Wykorzystał on własne doświadczenia z konstrukcji sensora COVID-19 oraz najnowsze osiągnięcia w dziedzinie analityki, co zaowocowało powstaniem sensora o czułości milion razy większej niż wszystkie dotychczasowe czujniki elektrochemiczne. To bardzo istotna sprawa, ponieważ fentanyl jest zwykle stosowany w minimalnych dawkach, często też w mieszaninie z innymi opioidami. Czujnik powstał z wykorzystaniem nanorurek węglowych o średnicy 100 tys. razy mniejszej od grubości ludzkiego włosa. Do nich są przyłączone nanocząstki złota o średniej wielkości 43 nm, pokryte przeciwciałami czułymi na opioidy. Cząsteczka fentanylu łączy się z nimi, co powoduje powstanie prądu elektrycznego, przy czym dla każdego opioidu ma on inną wartość. Zastosowanie maszynowego uczenia się pozwala w tej sytuacji nie tylko zidentyfikować fentanyl, ale też w 91% przypadków odróżnić go od innych opioidów.
Kawa cold brew w trzy minuty!
Na świecie coraz większą popularność zdobywa kawa cold brew. Przygotowuje się ją na zimno, zalewając zmielone ziarna zimną wodą i odstawiając do lodówki na kilka, a nawet kilkanaście godzin. Następnie należy ją tylko przesączyć przez filtr i… gotowe. Jak piszą fani takiej kawy, jest ona pozbawiona goryczy i kwaskowatości. No ale ten czas… I tutaj wkraczają inżynierowie z University New South Wales (Australia). Skonstruowali oni ultradźwiękowe urządzenie, które skraca ten okres do zaledwie 3 min. Dzięki jego zastosowaniu przygotujemy tę kawę szybciej niż w tradycyjnym ekspresie. Sekret urządzenia polega na zastosowaniu transduktora, przetwornika ultradźwiękowego. Szef zespołu dr Francisco Trujillo wykorzystał tu opatentowany wcześniej przez siebie system transmisji ultradźwięków i przekształcił urządzenie do parzenia kawy, w zasadzie klasyczny system do przygotowania espresso, w reaktor ultradźwiękowy. W tym przypadku ultradźwięki bardzo szybko powodują ekstrakcję pożądanych składników ze zmielonej kawy bez konieczności grzania wody i czekania.
Rój mikrorobotów walczy z plastikiem
Mikroplastik stanowi coraz większy problem środowiskowy. Można go znaleźć w zasadzie wszędzie – w rzekach, jeziorach czy oceanach. Niełatwo go stamtąd usunąć. Bardzo ciekawy pomysł w tej sprawie zaprezentowali właśnie uczeni z Czech. Stworzyli oni rój maleńkich (średnica 2,8 µm) magnetycznych robotów z polimerycznymi wypustkami, które w efektywny sposób wyłapują ze środowiska cząstki mikroplastiku. Steruje nimi zewnętrzne rotujące pole magnetyczne, włączane na 10 s. Te mikrourządzenia zachowują się wówczas podobnie do roju owadów albo stada ptaków, wykonującego jednolite manewry. Polimerowe wypustki przyczepiają się do obecnych w wodzie mikroplastików (ale też bakterii), po czym – także stosując pole magnetyczne – można je efektywnie usunąć ze środowiska. Film: https://www.youtube.com/watch?v=d0r54wuV1k4.