Lebitazio akustikoaren erabileran potentzia eta zehaztasuna nola hobetu ikertu dute doktoretza-tesi batean

Iñigo Ezcurdia Aguirrek NUPen egin du ikerketa, eta algoritmo berritzaileak garatu ditu elementu luzangak kontakturik gabe lebitatzeko eta manipulatzeko

 

Iñigo Ezcurdia Aguirre Ingeniaritza Informatikoko gradudunak lebitazio akustikoaren erabilera eta egungo mugak aztertu ditu bere doktoretza-tesian, eta algoritmo berriak proposatu ditu “nahi diren presio akustikoko eremuak sortzeko, haien bereizmena eta potentzia nabarmen hobetuz”. Presio akustikoko eremuak gai dira material eta tamaina askotako partikulak lebitarazteko, airearen, uraren edo are ehun biologiko baten bidez.

Nafarroako Unibertsitate Publikoan (NUP) irakurri du doktoretza-tesia, eta izenburu hau du: “Optimización de campos acústicos: avances hacia el uso para la manipulación de la materia y la fabricación sin contacto” (Eremu akustikoen optimizazioa: aurrerapenak materiaren manipulaziorako eta kontakturik gabeko fabrikaziorako erabilerarako). Asier Marzo Pérez NUPeko Lengoaia eta Sistema Informatikoetako irakaslea izan du zuzendari, eta bikain “cum laude” kalifikazioa lortu du.

Lebitazio akustikoa bozgorailuen bidez egiten da; maiztasun eta anplitude batzuekin eta fase zehatz batzuetan uhinak igortzearen ondorioz, airean presio putzuak sortzen dira, partikula txikiak harrapatzeko eta lebitarazteko gai direnak. Tesiaren egileak azaldu duenez, lebitazio akustikoak aplikazio asko ditu, besteak beste, manipulazio zelularra, farmakologia, kontakturik gabeko garraioa eta are izaki bizidunen lebitazioa. “Medikuntzan, adibidez, dagoeneko saiakuntzak egiten ari dira interbentzio baten beharrik gabe koaguluak kentzeko edo giltzurruneko harriak mugitzeko. Grabitaterik gabeko inguruneetan molekulek duten portaera aztertzeko eta hainbat fluido elektrikoren propietateak aztertzeko ere erabiltzen da”.

 

Ekarpen nagusiak

Ikerketaren egileak gaur egun alor horretan dauden zenbait muga azaldu ditu, adibidez “oraindik ez dela garatu kontakturik gabeko fabrikaziorako prototipo osorik; ezin izan da kontrolatu esferikoak ez diren objektuen posizioa eta orientazioa, eta ez dago artikulu zientifikorik objektu luzangen manipulazio akustikoa aztertzen duenik”. Gainera, mikrofluidikaren kasuan (fluidoen kontrol eta manipulazio zehatzaren zientzia), “mugatua egon da hiru dimentsioko manipulazioari(3D), manipulatu beharreko tanten tamainari eta kutsadura gurutzatuaren problematikari dagokienez”.

Testuinguru horretan, eremu akustikoen egungo diseinuan eta aplikazioan dauden mugak eta hutsuneak aztertzen ditu bere tesian. “Problematika horri guztiari irtenbidea emateko —adierazi du—, tesi honek algoritmo berritzaileak proposatzen ditu nahi diren presio akustikoko eremuak sortzeko, zeinek espazioaren eta denboraren multiplexazioaren bidez nabarmen hobetzen baitituzte eremu horien bereizmena eta potentzia. Alegia, itxuraz ausazkoak diren presio akustikoko zenbait eremu nola meta daitezkeen aztertzen eta optimizatzen du, sortzen diren presio eremu elektrikoen potentzia eta doitasuna hobetzeko”.

Era berean, tesiaren ekarpen nagusi gisa, “tranpa akustiko desberdinak diseinatu eta ebaluatu dira, aukera ematen dutenak elementu luzangak eta orain arteko baino askoz handiagoak kontakturik gabe lebitarazi eta manipulatzeko”. Tranpa akustikoak presio akustiko baxuko putzuak dira, eta partikulak haietan erori, eta, soinuak haien inguruan eragiten dituen indarren ondorioz, eutsita edo lebitatuta gelditzen dira. Tranpa berritzaile horiek beso robotiko batekin batera erabili izan dira egiturak kontakturik gabe eraikitzeko[1]. Sistema horiek lehengaiak helmugara arte lebitarazten dituzte, eta itsasgarri ultramorea erabiltzen dute (hura ere lebitatua) eraikuntza horiek batzeko eta finkatzeko. “Lebitazio bidez, askotariko elementuak fabrikatu ditugu: kubo gogor bat, oztopoak gainditzeko zubi txiki bat, botilen barnean sartutako itsasontziak edo mandarina baten gainean dagoen katutxo baten eskultura bat”, azaldu du.

Tesiak 3D mikrofluidikara bideratutako sistema bat ere proposatzen du, sare hidrofobiko baten bidez fokalizatutako ultrasoinuetan oinarritua. Sistema hori gai da tamaina handiko tanta ugari maneiatzeko (40 mikrolitrotik gorakoak), fusionatzeko, zatitzeko edo bertikalki 10 zentimetrotik gorako altuerara propultsatzeko. “Lehen zeuden mikrofluidika-sistemak nabarmen hobetzen ditu, eta, gainera, gainazaleko kutsadura txikiagoa eragiten du”, adierazi du ikertzaileak. Era berean, aipamen berezia egin die Josu Irisarri, Sonia Elizondo, Yusuke Koroyasu, Rafael Morales eta Asier Marzo ikertzaileei, haiekin guztiekin elkarlanean aritu baita proiektu horretan.

 

Plataforma irekia

Bestalde, Iñigo Ezcurdiak azaldu duenez, ultrasoinua materia manipulatzeko erabiltzeak “zenbait muga ditu oraindik, eta horrek zaildu egiten du eremu jakin batzuetan aplikatzea”. Adibidez, oraindik ez dago hardware plataforma bateraturik eremu akustikoak eta holografia akustikoa modu malguan ikertzeko. “Gailu komertzial edo etxeko gailu gehienek ez dute esperimentazio zientifikoak eskatzen duen bereizmena edo potentzia, eta ikertzaileek gailu konplexuegiak eta garestiegiak fabrikatu behar izaten dituzte”.

Ildo horretan, bere tesiaren garapenean hardware plataforma ireki bat aurkeztu eta eskuragarri jarri du, ikertzaileek aukera izan dezaten holograma ultrasonikoen aplikazio berriak modu malgu eta ekonomikoan aztertzeko. Gainera, haren bidez, zenbait jarraibide eta tutorial partekatzen ahal dira, online, lebitadore akustiko aurreratu bat nola eraiki azaltzen dutenak. Horri esker, “aukera dago lebitazioaren eta eremu akustikoen zientzia publiko orokorrari eta, bereziki, “maker” komunitateko kideei eta elektronika elektrikoaren zaleei hurbiltzeko”, adierazi du.

 

CV laburra

Iñigo Ezcurdia Aguirre Ingeniaritza Informatikoan graduatu zen NUPen. Ondoren, Ingeniaritza Informatikoko Unibertsitate Masterra egin zuen, eta Industria Zientzietako eta Teknologietako doktoretza lortu berri du. Upnalab[2] ikerketa-taldeko kidea da, eta, 2015az geroztik, NUPeko hainbat ikerketa-proiektutan parte hartu du, eremu akustikoetan, pertsonen eta makinen arteko interakzioan, simulazioetan, big data-n eta data analytics-ean oinarritutakoetan.

Ezcurdia irakasle elkartua da NUPen, eta Ingeniaritza Informatikoko graduko eta masterreko zenbait irakasgai ematen ditu. Halaber, kolaboratzaile aritzen da Gauzen Interneteko eta 4.0 Industriako nahiz Bideojokoen eta Errealitate Birtualeko Aplikazioen Garapeneko titulu berekietan. Halaber, bere ikerketa zenbait forotan zabaltzeko aukera izan du, hala nola “El Hormiguero” telebista-programan edo askotariko ekitaldietan, Ikertzaileen Gau Europarra, “Tecnociencia Azoka”, “Maker Faire Estella” eta “Navarra Lan Party” izenekoetan, esaterako, baita “SIGGRAPH” eta bestelako nazioarteko konferentzia garrantzitsuetan ere.

 

Argazkia: Iñigo Ezcurdia Aguirre, NUPen Arrosadiko campusean.

 

 

 

[1] Bideorako esteka: https://youtu.be/9eHmmhpYXdQ

[2] https://upnalab.com