Odkrycia, którego szczegóły zostały opublikowane we wczorajszym numerze pisma „Journal of Micromechanics and Microengineering”, dokonał profesor James Friend z australijskiego uniwersytetu Monash. Naukowiec od dawna zajmuje się miniaturyzacją. W zeszłym roku zbudował robota, którego rozmiary nie przekraczały ziarnka soli.

Zdaniem naukowca mikroroboty są kluczem do chirurgii nieinwazyjnej. Już teraz dzięki niej leczy się np. ludzi cierpiących na choroby układu krążenia bez otwierania im klatki piersiowej. Do naczyń krwionośnych wprowadza się cewki, które docierają w wybrane przez lekarza miejsce. Cewki te jednak mieszczą się tylko w największych żyłach i tętnicach. Tymczasem naczynia krwionośne np. w mózgu są bardzo małe – zbyt małe dla urządzeń, które potrafimy teraz wytwarzać.

p

Według Frienda barierą do stworzenia takich mikrorobotów jest napęd – silniczek, który byłby odpowiednio mały, a jednocześnie wystarczająco sprawny i niezawodny, by zasilać urządzenie. – Jeśli weźmiemy katalog z elektroniką, znajdziemy w nim całą gamę czujników, diod czy mikroprocesorów, które reprezentują najnowsze dokonania w miniaturyzacji – opowiada Friend. – Jednak w przypadku napędów od lat 50. zmieniło się bardzo niewiele.

Australijski uczony twierdzi, że rozwiązał ten problem. W swoim urządzeniu wykorzystał zjawisko piezoelektryczności Jest to zdolność niektórych materiałów do zmniejszania się i powiększania pod wpływem prądu. Oraz wytwarzania energii dzięki zmianie właściwości mechanicznych materiału. Taki właśnie mechanizm stosuje się od dawna w zegarkach kwarcowych. W ich sercu drga zasilany przez baterię kryształ kwarcu, a drgania te wytwarzają regularne impulsy elektryczne, mierzone następnie przez czujniki i zamieniane na sekundy.

Podobny mechanizm zastosował profesor Friend w swoim mikrorobocie nazwanym Proteus (inspiracji dostarczyła książka Isaaca Asimova „Fantastyczna podróż”). Dzięki baterii materiał piezoelektryczny wprawiany jest w drgania, które następnie uruchamiają silnik urządzenia. A ten porusza znajdującą się na końcu Proteusa witką podobną do tych, dzięki którym z miejsca na miejsce przemieszczają się bakterie.

Chociaż opis ten może wydawać się stosunkowo prosty, w trakcie pracy nad Proteusem naukowcy musieli poradzić sobie ze sporym wyzwaniem. Otóż by wprawić witkę w ruch okrężny, kręcić się musiał również motor, tymczasem drgania wprawiały go jedynie w ruch liniowy (do przodu i do tyłu). Kłopot ten rozwiązano dzięki sprytnemu zabiegowi konstrukcyjnemu – motor ma dookoła rowek w kształcie spirali. Dzięki niemu po naciśnięciu z jednej strony całe urządzenie wprawiane jest w rotacje.

Co jednak najważniejsze, Proteus mierzy zaledwie jedną czwartą milimetra. To tyle co grubość dwóch włosów położonych obok siebie. Dzięki takim rozmiarom mikrorobot będzie miał szansę docierać nawet w te części ludzkiego ciała, do których dotarcie wymagało dotychczas skomplikowanej operacji.

Na razie prototyp urządzenia sprawdził się w laboratorium. Przed nim testy w cieczy o gęstości krwi. Jeśli okaże się, że sobie z nimi poradzi, ma szansę znaleźć zastosowanie na sali operacyjnej. Ale nie tylko. Jak przewidują naukowcy, może zamienić się w mikrorobota, który będzie... latał.