Новости - Российские ученые изобрели микромотор для мгновенных медицинских анализов

2018-01-18 09:47:00

Наша страна / Сотрудники Ярославского филиала Физико-технического института РАН и Ярославского государственного университета создали микромотор, с помощью которого можно мгновенно получать результаты медицинских тестов.

Миниатюризация датчиков позволяет проводить быстрые и дешевые измерения. Главная часть микросистем — актуатор — мотор, преобразующий электрическую энергию в механическое движение. Аналог актуаторов в макромире — двигатели внутреннего сгорания и электромагнитные моторы, которые невозможно значительно уменьшить в размерах. Широкое распространение микросистем ограничивается отсутствием быстрых и сильных микродвигателей.

Ученые из Ярославля изобрели актуатор, который для своей работы использует горение водорода и кислорода в нанопузырьках. Созданный микромотор представляет собой камеру полмиллиметра в диаметре и восемь микрометров (толщина пищевой пленки) высотой, которая содержит титановые электроды и закрыта эластичной пластиной (мембраной).

Актуатор заполняют подсоленной водой и при пропускании электрического тока образуется газ (смесь водорода и кислорода), который толкает мембрану вверх. Мембрана играет такую же роль, как поршень двигателя внутреннего сгорания в автомобиле. После отключения тока кислород и водород взаимодействуют, образуя воду, и мембрана опускается. Кислород и водород реагируют полностью больше минуты, поэтому «поршень» возвращался в исходное положение очень медленно. За счет использования специального режима электролиза воды скорость работы мотора удалось увеличить в сто тысяч раз: физики попробовали быстро (за миллионные доли секунды) менять полярность тока (от одного полюса к другому).

При таком режиме подачи тока вода разлагалась с образованием невидимых глазу пузырьков водорода и кислорода с размером около 100 нанометров, которые быстро поднимали поршень, а после выключения тока исчезали за тысячные доли секунды. Роль катализатора реакции играет сама поверхность пузырька. Таким образом мотор работает с частотой до 1−2 тысяч тактов в секунду.

По словам создателей, прибор хорошо подходит в качестве двигателя для автономных систем точной доставки лекарств (инсулин), а также в десятки раз меньше существующих аналогов и использует биосовместимые материалы. Крошечные размеры позволят создать на базе мотора измерительные приборы, которые для анализа используют небольшое количество жидкости. Благодаря таким автономным приборам врач сможет получить результаты анализов пациента прямо во время приема, заявляют ученые.

Исследование опубликовано в журнале Sensors and Actuators B: Chemical и поддержано грантом Российского научного фонда.

  • страна: Россия
  • отрасль: Здравоохранение

Поделиться
All right reserved © 2013 -2018