Robot bơi như cá heo, có thể phát hiện vi rút SARS-CoV-2

Robot hình lá mềm, lấy cảm hứng từ đuôi cá heo, có thể được sử dụng để truy vết chất gây ô nhiễm về nguồn gốc của chúng và gửi dữ liệu đến smartphone thông thường, với các thử nghiệm cho thấy triển vọng theo dõi thời gian thực trong các không gian hẹp, hạn như đường ống.

Theo một bài báo được đăng trên tạp chí Science Advances, robot nặng 5,3 gram đã phát hiện và định lượng amoniac, clorua và các hạt vi rút Sars-CoV-2 trong các đường ống mô phỏng của quá trình thử nghiệm.

Các nhà nghiên cứu cho biết việc giám sát không gian hẹp như đường ống có thể cải thiện sức khỏe cộng đồng, nhưng thường bị hạn chế bởi việc lấy mẫu thủ công tại các cửa thoát, làm việc "truy vết nguồn gốc cụ thể của ô nhiễm" trở nên khó khăn.

Tác giả chính của bài báo, Li Dengfeng từ Đại học Thành phố Hông Kông, nói robot có thể được điều chỉnh để giám sát các phân tử khác nhau, bao gồm kim loại nặng, hạt sinh học và chất gây ô nhiễm hạt nhân.

Trong khi các robot di động nhỏ có thể thực hiện các nhiệm vụ trong không gian hẹp mà con người không thể, hầu hết chúng "hoàn toàn thiếu khả năng phát hiện", Li Dengfeng nói.

Theo Li Dengfeng, trong nỗ lực phát triển một robot có cả khả năng di chuyển và phát hiện, đồng thời có thể hoạt động trong nước, các nhà nghiên cứu đã thiết kế ra robot bơi "giống như cá heo".

Thiết bị "nâng cao hiệu quả và tính linh hoạt của các hệ thống giám sát điện tử di động mà không ảnh hưởng đến hiệu suất trong không gian hẹp hạn chế", báo cáo cho biết.

Lực đẩy cho “đuôi” của robot được cung cấp bởi hệ thống dẫn động điện từ điều khiển các nam châm khiến robot dao động trong nước và “bơi”.

Cảm biến điện cực trên thiết bị có thể được thiết kế để phát hiện các phân tử khác nhau dựa trên nhu cầu sức khỏe cộng đồng, điều này “có thể giúp ngăn ngừa các bệnh liên quan đến chế độ ăn uống và nhiễm vi rút”.

Để giữ cho robot nhẹ nhất có thể, các nhà nghiên cứu đã chọn bỏ pin làm nguồn điện, thay vào đó sử dụng tần số vô tuyến, thu năng lượng từ trường điện từ do cuộn dây bên ngoài phát ra.

Tất cả những gì thiết bị cần sạc là ăng-ten và mô-đun nhận điện trong khi tiếp tục giám sát môi trường. Với mọi thành phần được thiết kế để hoạt động không dây, robot cũng có thể hoạt động trong môi trường vòng lặp như đường ống tròn, mà không bị vướng vào dây cáp.

Trong khi các nhà nghiên cứu đã tích hợp các khả năng phát hiện và di chuyển, thiết kế của robot vẫn còn một số hạn chế, theo báo cáo.

Việc sử dụng năng lượng tần số vô tuyến sẽ hạn chế khoảng cách làm việc của robot, trong khi việc truyền dữ liệu đến smartphone phụ thuộc vào giao tiếp trường gần.

Bluetooth sẽ mở rộng phạm vi truyền tải nhưng đòi hỏi nhiều năng lượng hơn mức hệ thống có thể cung cấp.

Theo Li Dengfeng, khoảng cách tối đa được khuyến nghị để sử dụng robot mà vẫn đảm bảo tốc độ bơi cao là 4cm. Việc truyền dữ liệu từ robot sang smartphone có thể diễn ra cách xa 10cm.

Ông nói: “Khoảng cách như vậy là đủ cho các ứng dụng trong đường ống, nước sinh hoạt, thậm chí trong cơ thể con người, nhưng không đủ cho các ứng dụng ở vùng biển sâu hoặc vùng nước xa xôi”.

Thế nhưng, Li Dengfeng nói thêm rằng nhóm đang trình diễn “công nghệ chung” và việc tích hợp các khía cạnh của hệ thống của họ, như mô-đun cảm biến mầm bệnh hoặc ion, vào các robot dưới nước hiện tại sẽ dẫn đến việc dễ dàng phát triển các thiết bị ngầm để phát hiện nước sâu.

Các nhà nghiên cứu viết: “Mở rộng khả năng cảm biến sẽ là chìa khóa để cho phép nền tảng giám sát này hoạt động trong nhiều tình huống ứng dụng hơn”.

Tờ báo cho biết thiết bị này thậm chí có thể được điều chỉnh để sử dụng trong cơ thể con người, chẳng hạn như theo dõi axit dạ dày bên trong dạ dày hoặc thực hiện liệu pháp kích thích điện.

Kích thích điện là phương pháp trị liệu đa năng trong y học vật lý trị liệu. Dòng điện kích thích có thể được sử dụng để giảm đau, giảm viêm, cải thiện tuần hoàn máu và kích thích co cơ. Phương pháp kích thích điện được áp dụng trong trường hợp bệnh nhân bước vào giai đoạn phục hồi chức năng bằng vật lý trị liệu sau chấn thương, phẫu thuật hay khỏi bệnh.