Разработчики микро- и нанороботов биомедицинского назначения сталкиваются, в первую очередь, с проблемами создания не менее крошечных двигателей, которые способны обеспечить функционирование и движение этих устройств внутри живого организма. Очень часто исследователи используют для этого внешние магнитные поля, но такой подход не обеспечивает селективности управления, управления действиями одного или небольшой отдельной группы микромашин. Для преодоления данной проблемы группа исследователей из Института интеллектуальных систем Макса Планка (Max Planck Institute for Intelligent Systems) разработала новый тип крошечного двигателя, движущей силой которого являются ультразвуковые колебания.

«Используя ультразвук различной частоты, мы можем обеспечить управление работой даже отдельных экземпляров микророботов. Кроме этого, такие ультразвуковые двигатели для своей работы не требуют наличия какой-либо электроники или каких-либо химических соединений, что делает их простыми, компактными и абсолютно безопасными для организма» — рассказывает Тиан Кью (Tian Qiu), исследователь из института Макса Планка, — «А в ближайшем будущем мы планируем сократить размеры наших ультразвуковых двигателей до субмиллиметрового уровня».

Новый ультразвуковой двигатель изготовлен из одного вида биологически совместимого полимерного материала. В этом материале создано углубление, в котором заключен крошечный пузырек воздуха, который и является рабочим элементом двигателя. Этот пузырек служит своего рода преобразователем, он колеблется с частотой воздействующих на него ультразвуковых колебаний и превращает их энергию в механическую энергию, за счет которой тело микроробота может двигаться в заданном направлении. Естественно, что заключенный в углублении пузырек имеет собственную резонансную частоту. И когда частота ультразвука совпадает с резонансной частотой пузырька, микродвигатель демонстрирует самую высокую эффективность.

«Мы обнаружили, что специально подготовленная поверхность полимерной пластины, толщиной 30-120 микрометров, может стать «пристанищем» для тысяч крошечных пузырьков. А воздействие ультразвука на все это обеспечивает производство силы тяги, достаточной для того, чтобы продвинуть робота на расстояние в несколько миллиметров» — рассказывает Тиан Кью, — «Простота материала и его структуры обеспечат простоту производства и низкую стоимость конечного продукта».

Следующими шагами, которые намерены сделать ученые, станут работы, направленные на увеличение эффективности работы ультразвукового микропузырькового двигателя. После этого такой двигатель будет встроен в реальное биомедицинское устройство, крошечный эндоскоп, быстрее всего, которое будет испытано в среде, максимально копирующей среду внутри живого организма.