英国ブリストル大学のエンジニアらは、音波を使って物体を浮かせるシンプルな浮遊室の作り方の概略ガイドを公開した。
浮遊実験を行うには、綿密な実験装置と環境が必要です。しかし、今月Review of Scientific Instruments誌に掲載された論文では、自宅の限られたスペースで浮遊実験を行う方法が示されています。
浮遊は遊んで楽しいだけでなく、科学者が測定の精度を向上させるのにも役立ちます。
論文の共著者であり、ブリストル大学の研究者でもあるアシエル・マゾ博士は次のように述べています。「サンプルを空中に浮遊させることで、血液サンプルからの診断や分子構造の検出精度が向上します。通常、顕微鏡のスライド上のサンプルは、X線、レーザー、またはその他の放射線で照射され、反射された放射線を分析することができます。しかし、顕微鏡のスライドがどれほど透明であっても、必ず検査の妨げになります。逆に、サンプルを浮遊させれば、反射光はすべてサンプル自身からのものになります。」
研究者たちは、TinyLev（タイニーレブ）と呼ぶものを安価に作る方法を発見した。3Dプリンター、市販の超音波トランスデューサー、いくつかの増幅回路、20V電源、そしてシンプルなマイクロコントローラーキットまたはArduinoボードを使えば、単軸で40kHzの波を放射する浮遊装置を作ることができる。
TinyLevの模型…クリックして拡大。画像提供：Marzo他
上下両端には、3Dプリントされたソケットに取り付けられたトランスデューサーのアレイがあります。これらは電気エネルギーを音波に変換し、Arduinoボードに接続されたモータードライバーアンプを介して電流を制御します。
浮遊装置の上部と下部から発生する音波は粒子を両方向に押し出し、1立方センチメートルあたり2.2グラム以上、直径4mm以上の小さな物体を捕捉します。消費電力は約10Wです。
技術者たちは、昆虫を空中に浮かべるために液体の滴を吊るすことでこれを実証した。
「音響浮上は、医薬品、生物学、生体材料への応用を目的とした何百もの研究で検討されてきた」とマゾ氏は語った。
しかし、これまで浮遊装置は、特注品で製作し、綿密な調整が必要で、高電圧も必要だったため、限られた研究室でしか利用されていませんでした。今では、科学者だけでなく学生も自宅や学校で独自の浮遊装置を作り、音響浮遊の新しい用途を実験・試すことができます。®
