Newswise - i sensori di sicurezza, di sanità e sicurezza nelle miniere di carbone, in costruzioni o nelle zone sotterranee di transito pubblico dove l'aria o l'acqua non scorre prontamente possono l'un giorno essere migliorati tramite la ricerca sui giovani mayflies all'Università del Maryland. Gli ingegneri meccanici Ken Kiger ed Elias Balaras, della scuola del A. James Clark dell'ingegneria e l'entomologo Jeffrey Shultz, istituto universitario del prodotto chimico e delle scienze biologiche, hanno identificato un meccanismo biologico nei giovani mayflies che potrebbero permettere ai sensori negli ambienti stagnanti di fare loro l'aria o lo scorrimento dell'acqua in modo da possono rilevare le sostanze nocive.

I giovani mayflies acquatici, o “le crisalidi,„ aumentano la loro respirazione usando le branchie, generanti un flusso di acqua dolce con l'aiuto di sette accoppiamenti dei piatti vicini della branchia che si agitano come una veneziana. Il flusso di acqua dolce è generato tramite il movimento della zolla, dirigente efficientemente l'acqua verso le branchie del mayfly come possibile.

“Duplicando l'azione dei piatti della branchia del mayfly in un dispositivo robot molto piccolo, speriamo di generare un flusso di aria o dell'acqua ai sensori negli ambienti stagnanti, in modo da possono funzionare più efficace,„ Kiger ha detto.

Branchie robot
I ricercatori stanno esplorando come i piatti della branchia del mayfly funzionano e come fare una versione robot, lavorante alla duplicazione ed a misurare del movimento del piatto della branchia in un modello elaborato dal calcolatore virtuale.

Inoltre stanno prendendo uno sguardo più attento in qualcosa che gli scienziati abbiano conosciuto a lungo: sufficiente ad un di piccola dimensione, un oggetto più di meno è influenzato da inerzia che è dallo spessore (viscosità) dell'acqua che sta viaggiando attraverso.

Per esempio, considerare una canoa rispetto ad un mayfly. Mentre attraversa through l'acqua, la canoa produce una corrente, che continuerà a incresparsi per un po di tempo attraverso l'acqua dopo che la canoa passa. Ciò è un effetto dell'inerzia dell'acqua.

L'opposto è allineare per la crisalide molto piccola del mayfly, che è così piccola che lo spessore (viscosità) dell'acqua arresta una tal corrente quasi non appena i piatti della branchia si arrestano. Una volta che il mayfly diventa un determinato formato comunque, è capace di generazione dell'effetto inerziale, o delle ondulazioni, dei relativi propri. Le relative branchie rispondono di conseguenza, che è una caratteristica che i ricercatori sperano di ripiegare in loro sensori.

“I formati del Mayfly sono di destra al punto in cui le emissioni dell'interruttore di inerzia e di viscosità nell'importanza,„ Kiger hanno detto. “Secondo se il peso o lo spessore dell'acqua sta influenzando il relativo movimento, il mayfly commuta il senso che pompa l'acqua alle relative branchie.„

La tendenza relativa corrente alla tecnologia dei sensori è di tentare d'ottenere i più piccoli e dispositivi più compatti per aumentare la loro portabilità e per ridurre l'assorbimento di corrente di energia. Come conseguenza di questa tendenza, i sensori tradizionali di tecnologia funzioneranno nella stessa difficoltà dell'sperimentata di dal mayfly come i sensori raggiungono i più piccoli e più piccoli formati: finalmente una transizione accadrà dove i meccanismi inerziali di flusso diventeranno inefficaci.

Lo studio come il mayfly si occupa di questa transizione può darci la comprensione in come sviluppare più meglio i sensori costruiti equivalenti. Il punto seguente sarà di costruire un micro-robot artificiale molto piccolo che può riprodurre l'azione permutabile della branchia della crisalide del mayfly. Un tal meccanismo ha potuto essere installato in sensori progettati per rilevare l'aria non sana nelle zone al contrario stagnanti, quali nelle stazioni di metro o le miniere.

Se un insieme miniatura dei piatti robot della branchia del mayfly può spostare l'aria sopra un sensore, le sostanze potenzialmente nocive possono essere rilevate più velocemente 'e nessun canarino sarebbe danneggiato nel processo. Questo lavoro è sostenuto dal National Science Foundation. Il dottorando Andrew Sensenig di entomologia inoltre ha contribuito a questa ricerca.

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