Дослідники створили водолазний костюм для тарганів-кіборгів
Дослідники з Сінгапурського університету NTU та Університету Васеда створили гнучкий водолазний костюм для тарганів-кіборгів.
Це дозволяє їм виживати та переміщуватись під водою за умов низького рівня кисню до трьох годин. Це має розширити використання цих тарганів для пошуково-рятувальних операцій, особливо у разі стихійних лих, де затонулі уламки, калюжі та затоплені ділянки можуть ускладнювати просування інших роботизованих систем.
Таргани-кіборги — живі комахи, якими керують з допомогою електронних контролерів. Оскільки вони використовують власне тіло для переміщення, їм необхідно значно менше енергії, ніж традиційним роботам, які зазвичай використовують потужні батареї для живлення приводів двигунів та інших частин.
Однак комахам необхідний кисень. Таргани дихають через крихітні отвори, що називаються дихальцями. Ці отвори спрямовують повітря до трахеальної системи для газообміну. Під водою ці комахи не мають доступу до кисню.
В рамках досліджень науковці створили пластикові трубки, які імітують різні середовища, зокрема, затоплені тунелі, заповнені CO₂, для відтворення умов з низьким рівнем кисню. Новий костюм дозволяв комахам залишатись активними та перебувати під водою до 3 годин.
“Наш новий водолазний костюм для комах працює за принципом кисневого балона, який використовують водолази-люди. Він генерує кисень і подає його безпосередньо до дихальних отворів комахи, що дозволяє кіборгу-таргану виживати та пересуватися в підводних середовищах або середовищах з низьким вмістом кисню. Це важливо, оскільки реальні місця катастроф можуть становити серйозні труднощі після сильних дощів або повеней, коли шляхи доступу заблоковані уламками, каналізаційними стоками та вузькими щілинами. Ми вважаємо, що, розширивши робочі параметри наших кіборгів-комах, включивши в них підводне пересування, ми зможемо підвищити ефективність пошуково-рятувальних операцій”, — пояснює керівник дослідження, професор Хіротака Сато зі Школи механічної та аерокосмічної інженерії Сінгапурського технологічного інституту.
За словами професора Сіндзіро Умедзу зі Школи креативних наук та інженерії Університету Васеда, розроблений костюм поєднує м’яку водонепроникну оболонку з простим, однак надійним хімічним генератором кисню. Завдяки цьому таргани зберігають природну рухомість й мають захист від середовища, до якого не адаптовані.
Підводний костюм складається з балона для генерації кисню, гнучкого корпусу та чотирьох силіконових трубок для подачі кисню. Разом вони утворюють компактну, автономну систему, яка запобігає потраплянню води всередину, одночасно забезпечуючи таргана киснем.
Резервуар для генерації кисню був надрукований на 3D-принтері з використанням поліметилметакрилатової смоли — прозорого, схожого на пластик матеріалу. Всередині резервуару дослідники розмістили губку, вкриту діоксидом марганцю, який діяв як каталізатор.
Спочатку дослідники подали в резервуар невелику кількість розчиненого перекису водню. Після цього отвір закрили ультрафіолетовим клеєм аби запобігти витоку рідини. Всередині резервуара діоксид марганцю повільно розщеплював перекис водню та виділяв кисень, який надходив через гнучку оболонку та силіконові трубки до дихалець таргана.
Дослідники зазначили, що трубки кріпляться до грудних дихалець таргана й можуть бути безболісно видалені, не завдаючи шкоди комасі. Дослідники випробували власний костюм на мадагаскарському шиплячому таргані.
Робота спирається на понад 10 років досліджень комах-кіборгів в NTU, де були створені комахи для застосування на суші, в повітрі та під водою. Подібні комахи брали реальну участь у пошуково-рятувальних операціях, зокрема, “Лев’яче серце” в М’янмі після потужного землетрусу магнітудою 7,7 28 березня.
Зараз дослідники продовжують вдосконалювати власний гідрокостюм, прагнучи збільшити його міцність та інтегрувати компактніші датчики й навігаційні прилади для використання в польових умовах. Отримані дані вказують на можливе використання тарганів-кіборгів для дослідження затоплених труб, дренажних систем, тунелів та інших важкодоступних об’єктів інфраструктури. Дослідники також не виключають, що у майбутньому цей гідрокостюм можна адаптувати під інші види комах.
Результати дослідження опубліковані в Nature Communications
Джерело: TechXplore