Maždaug 95 % medūzų sudaro vanduo, todėl jos yra viena iš labiausiai skaisčiausių ir subtiliausių gyvūnų planetoje. Tačiau likusieji 5% jų davė svarbių mokslinių atradimų, tokių kaip žalias fluorescencinis b altymas (GFP), kurį dabar mokslininkai plačiai naudoja genų ekspresijai tirti, ir gyvavimo ciklo pasikeitimą, kuris galėtų būti raktas į kovą su senėjimu. Medūzose gali slypėti ir kitų, galinčių pakeisti gyvenimą, paslapčių, tačiau sunku jas rinkti labai apribojo tokios „pamirštos faunos“tyrimą. Mėginių ėmimo įrankiai, kuriuos gali naudoti jūrų biologai nuotoliniu būdu valdomose transporto priemonėse (ROV), daugiausia buvo sukurti jūrų naftos ir dujų pramonei ir yra daug geriau pritaikyti uolienų ir sunkiosios įrangos sugriebimui ir manipuliavimui nei drebučiais, dažnai susmulkinant juos į gabalus. juos užfiksuoti.
Dabar nauja technologija, kurią sukūrė Harvardo Wysso biologiškai įkvėptos inžinerijos instituto, Johno A. Paulsono inžinerijos ir taikomųjų mokslų mokyklos (SEAS) ir Barucho koledžo CUNY mokslininkai, siūlo naują šios problemos sprendimą. Itin minkštas, povandeninis griebtuvas, kuris naudoja hidraulinį spaudimą, kad švelniai, bet tvirtai apvyniotų į fettuccini panašius pirštus aplink vieną medūzą, o tada atlaisvintų ją nepadarydamas žalos. Griebtuvas aprašytas naujame straipsnyje, paskelbtame Science Robotics.
„Mūsų itin švelnus griebtuvas yra akivaizdus patobulinimas, palyginti su esamais giliavandeniais želė ir kitų minkštakūnių būtybių mėginių ėmimo prietaisais, kurių kitu atveju beveik neįmanoma surinkti nepažeistų“, – sakė pirmoji autorė Nina Sinatra, mokslų daktarė., buvęs Wyss instituto absolventas, dabar „Google“mechanikos ir medžiagų inžinierius. „Šią technologiją taip pat galima išplėsti, kad būtų patobulinti povandeninės analizės metodai ir būtų galima išsamiai ištirti jūrų organizmų ekologines ir genetines ypatybes, neišimant jų iš vandens."
Šeši griebtuvo „pirštai“sudaryti iš plonų, plokščių silikono juostelių, kurių viduje yra tuščiaviduris kanalas, sujungtas su lanksčių, bet standesnių polimerinių nanopluoštų sluoksniu. Pirštai pritvirtinami prie stačiakampio, 3D spausdinimu atspausdinto plastiko „delno“ir, kai jų kanalai prisipildo vandens, susiriečia nanopluoštu dengtos pusės kryptimi. Kiekvienas pirštas daro itin mažą spaudimą – apie 0,0455 kPA arba mažiau nei dešimtadalį žmogaus akies voko slėgio. Priešingai, dabartiniai modernūs minkšti jūriniai griebtuvai, naudojami gležniems, bet tvirtesniems gyvūnams už medūzas gaudyti, veikia apie 1 kPA.
Tyrėjai savo itin švelnų griebtuvą pritaikė prie specialiai sukurto rankinio prietaiso ir išbandė jo gebėjimą sugriebti dirbtinę silikoninę medūzą vandens rezervuare, kad nustatytų padėtį ir tikslumą, reikalingą norint sėkmingai paimti mėginį. taip pat optimalų kampą ir greitį, kuriuo galima užfiksuoti medūzą. Tada jie persikėlė į tikrą daiktą Naujosios Anglijos akvariume, kur griebtuvais sugriebė plaukiojančias mėnulio želė, želė ir dėmėtas želė, maždaug golfo kamuoliuko dydžio.
Griebtuvas sugebėjo sėkmingai prispausti kiekvieną medūzą prie prietaiso delno, o medūzos negalėjo išsivaduoti iš pirštų griebimo, kol griebtuve nebuvo sumažintas slėgis. Paleidus medūzą nepastebėta jokių streso ar kito neigiamo poveikio požymių, o pirštai galėjo atsidaryti ir užsidaryti maždaug 100 kartų, kol atsirado nusidėvėjimo požymių.
„Jūrų biologai ilgai laukė įrankio, kuris atkartotų žmogaus rankų švelnumą bendraujant su gležnais gyvūnais, tokiais kaip medūzos iš nepasiekiamos aplinkos“, – sakė bendraautorius, mokslų daktaras Davidas Gruberis. Biologijos ir aplinkos mokslų profesorius Baruch koledže, CUNY ir National Geographic Explorer. „Šis griebtuvas yra nuolat augančios minkštų robotų įrankių komplekto dalis, kuri žada, kad povandeninių rūšių rinkimas taps lengvesnis ir saugesnis, o tai labai pagerintų tyrimų su gyvūnais, kurie šimtus metų buvo nepakankamai tiriami, tempą ir kokybę, o tai suteiks mums galimybę išsamesnis sudėtingų ekosistemų, sudarančių mūsų vandenynus, vaizdas."
Ypatingai minkštas griebtuvas yra naujausia minkštųjų robotų naudojimo povandeniniam mėginių ėmimui naujovė. Gruber ir Wyss įkūrėjo pagrindinio fakulteto narys, Ph. D. kuri pagamino origami įkvėptą RAD mėginių ėmimo įrenginį ir daugiafunkcinius „smukius pirštus“, kad būtų galima surinkti įvairius sunkiai pagaunamus organizmus, įskaitant kalmarus, aštuonkojus, kempines, jūros botagus, koralus ir kt.
"Minkšta robotika yra idealus sprendimas ilgalaikėms problemoms, tokioms kaip ši, įvairiose srityse, nes dėl naudojamų lanksčių medžiagų tradicinių robotų programuojamumas ir tvirtumas derinamas su precedento neturinčiu švelnumu", - sakė Wood., kuris yra Wyss instituto Bioinspired Soft Robotics platformos vadovas, Charles River inžinerijos ir taikomųjų mokslų profesorius SEAS ir National Geographic Explorer.
Komanda toliau tobulina itin minkšto griebtuvo konstrukciją ir siekia atlikti tyrimus, kurie įvertintų medūzų fiziologinį atsaką į griebtuvo sulaikymą, kad būtų galima tiksliau įrodyti, kad jos nesukelia gyvūnams streso. Woodas ir Gruberis taip pat yra pagrindiniai Schmidto vandenyno instituto projekto „Design the Future“tyrėjai ir toliau bandys įvairius savo povandeninius robotus būsimoje ekspedicijoje 2020 m. mokslinių tyrimų laive „Falkor“.
„Wyss institute mes visada klausiame: „Kaip galėtume tai padaryti geriau? Esu labai sužavėtas išradingumo ir nepriekaištingo mąstymo, kurį Robas Woodas ir jo komanda taikė, kad išspręstų realaus pasaulio problemą, egzistuojančią atvirame vandenyne, o ne laboratorijoje. Tai galėtų labai padėti. vandenyno mokslas“, – sakė Wyss instituto įkūrėjas Donaldas Ingberis, medicinos mokslų daktaras, mokslų daktaras, Judah Folkmanas, Harvardo medicinos mokyklos kraujagyslių biologijos, Bostono vaikų ligoninės kraujagyslių biologijos programos profesorius ir SEAS bioinžinerijos profesorius.
