新的仿生水母可用于监测海洋世界

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水母被植入微电子设备以用于监测海洋世界。

负责此项目的斯坦福大学研究人员表示,使用活体水母解决了诸多问题,例如设备在海洋中移动将不再受到能源供给的限制,以及利用动物固有的伤口愈合过程可以让设备从损伤中得到修复。

研究人员为水母配备了小型假肢,这种假肢使水母的游泳速度比普通水母快三倍,而且效率更高,而不会给水母造成任何痛觉及影响。

虽然仿生鱼类和水母推进型软机械机器人已经存在,但生物混合动力系统的能效高达倍,而且不需要连接外部电源。

水母在广阔的盐度、温度、氧气浓度和深度条件范围内都能够自然存在,甚至包括马里亚纳海沟超过米的深海世界。这使得它们成为了可以部署在世界各地不同海洋环境的最佳生命形式之一。

下一步研究方向是测试能够控制水母运动方向的方法,并开发微型传感器,以对例如温度、盐度、酸度、氧气水平、营养物质和微生物群落等海洋条件进行长期的测量。他们甚至设想安装为水母安装微型摄像头。

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这简直太科幻了。我们可以将这些仿生水母送到海洋的不同区域,以监测气候变化的迹象或对自然现象进行观察。

——美国斯坦福大学生物工程师

该研究的合著者NicoleXu

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美国加州理工大学机械工程教授、该研究的另一位合著者JohnDabiri补充,研究的最初目标是深度潜水,因为深海测量是阻碍我们对海洋进行理解的一个主要障碍。

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基本上,我们将在海面释放仿生水母,让它不断向深处游去,看看我们能让它潜入多深的海洋,并依然能够带着数据回到海面。

——Dabiri

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他们发明了一种装置,附着在水母身上,并产生脉波,刺激水母的肌肉收缩,使它的移动速度比自然界中的速度更快。

这项研究使用了一种名为月亮水母的常见物种,以及直径2厘米的假肢。该假肢由芯片、电池和刺激肌肉的电极组成。

关于动物保护问题,科学家们表示,众所周知,水母在受到压力时会分泌粘液,但在研究过程中没有观察到这种反应,并且水母在移除假肢后可以正常游泳。

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我们非常小心,避免对水母造成伤害。许多现有的技术可以监测地表附近的海洋,例如卫星以及机器人帆船。

——Dabiri

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我们对海洋的了解在超过约20米的深度就会受到限制,在这种情况下,研究人员要么必须依赖于从船上部署的仪器(操作成本很高),要么必须使用较小的水下机器人,由于能量储存的限制,通常也只能进行一天的操作。

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水母已经存在了超过5亿年,在这么长的时间里,它们的身体结构却能基本保持不变,因此探究什么使它们如此特别,以及我们能够由此受到何种启发将是非常有趣的。

因为我们使用的是能够自然游泳的动物,希望它们不会像潜水艇那样对海洋环境产生干扰,这样我们就可以扩大我们能够监测的海洋环境类型。

——NicoleXu

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