Neuer Pfeilwerfer könnte eine bessere Methode sein, Tieren Medikamente zu verabreichen

Ein neuer Typ von Pfeilwerfer wurde als sicherere und kostengünstigere Alternative zu Schusswaffen oder Luftgewehren entwickelt, um Tieren Medikamente oder Ortungschips zu injizieren.

Durch die Verwendung von elektromagnetischen Spulen und Lidar-Technologie konnte der Prototyp ein Projektil mit ausreichend kontrollierter kinetischer Energie auf ein Ziel abfeuern. Dies lässt vermuten, dass er Medikamente erfolgreich verabreichen könnte, ohne dabei so viel Kraft aufzubringen, dass Tiere verletzt würden, sagte John LaRocco, der Hauptautor der Studie und Psychiatrieforscher am Ohio State University College of Medicine.

Wenn man ein Projektil unkontrolliert abfeuert, nimmt seine Anfangsgeschwindigkeit normalerweise aufgrund der Schwerkraft, des Windwiderstands und anderer Faktoren ab“, sagte LaRocco. „Wir können diese Geschwindigkeit bei bestimmten Entfernungen modulieren, sodass es mit der richtigen Menge an kinetischer Energie ankommt.“

Viele Arten von Pfeilwerfern, beispielsweise solche, die mit Druckluft betrieben werden, werden von Biologen und Tierärzten verwendet, um Haustiere und Wildtiere einzufangen und zu behandeln. Diese gängigen Maschinen bergen jedoch ein gewisses Risiko, da Coilgun-Spritzenpfeile oft zu langsam sind, um ein Ziel zu treffen, oder zu Verletzungen oder zum Tod führen, wenn sie ein Tier zu stark durchbohren.

Doch bei Experimenten, bei denen sie ihren Werfer testeten, indem sie auf ein hölzernes Ziel aus einer Entfernung von einem bis acht Metern schossen, stellte das Team überrascht fest, dass ihr Werfer die Geschwindigkeit eines Pfeils so gut kontrollieren konnte, dass es nur eine sehr geringe Abweichung von der von den Forschern beabsichtigten Geschwindigkeit gab, sagte LaRocco.

Die Gesamtenergie des Pfeils ist eher mit einem Nerf-Pfeil vergleichbar, als mit einer Schusswaffe oder einem Luftgewehr.

„Dies ist ein neuartiges Kontrollsystem, das konsistente mechanische Kontrollergebnisse liefern kann“, sagte er. „Das ist etwas, was wir bei den von uns verwendeten Materialien nicht erwartet hatten, es übertrifft also unsere Erwartungen bei weitem.“

Die Studie wurde kürzlich veröffentlicht im Journal Technologien.

Der Prototyp bestand aus einer einstufigen Coilgun mit einem Soft Dart. Das Lidar berechnete die Distanz zum Ziel und ein Spannungsregler bestimmte dann die richtige Dartgeschwindigkeit.

John Simonis, Co-Autor der Studie und Student der Elektro- und Computertechnik, wies darauf hin, dass der wahrscheinlich wertvollste zukünftige Anwendungsbereich des Systems seine Fähigkeit sein wird, bestehende Fertigungstechnologien und Maschinensteuerungen zu verbessern.

„Wir haben ein weitaus zugänglicheres mechanisches und elektronisches Steuerungssystem entwickelt, das mit hoher Konsistenz und geringen Kosten geliefert werden kann“, sagte er. „Der Vorteil besteht darin, dass präzisere und viel billigere Steuerungssysteme in Ihren Maschinen dem Verbraucher präzisere Teile zu einem niedrigeren Preis liefern.“

Und weil viele Teile des Prototyps entweder im 3D-Druckverfahren hergestellt oder aus handelsüblichen Komponenten hergestellt wurden, könne ihr Gerät von anderen Forschern problemlos reproduziert werden, sagt Qudsia Tahmina, eine weitere Co-Autorin der Studie und außerordentliche Professorin für Elektro- und Computertechnik.

„Mit dem Ziel, die mit der Verfügbarkeit der Materialien verbundenen Risiken zu verringern und eine kostengünstige Option für Menschen bereitzustellen, die an der Forschung in diesem Bereich interessiert sind, befasst sich diese Arbeit auf praktische Weise mit realen Lieferkettenproblemen“, sagte sie.

Obwohl die Präzision des aktuellen Designs bemerkenswert ist, geht das Team davon aus, dass die kontinuierliche Verbesserung des Systems in Kombination mit der breiten kommerziellen Verfügbarkeit durch iterative Modifikationen wie die Verbesserung der Sensoren des Systems und die Anpassung der Pfeile an komplexere Flugbahnen eine neue Ära des industriellen Maschinenbaus einläuten könnte.

„Das Feedback der Forschergemeinschaft, die diesen Mechanismus nutzen würde, könnte es uns ermöglichen, das Projekt in etwas zielgerichteteres umzuwandeln“, sagte Simonis. Ein zukünftiger Schritt wäre, den Prototyp an lebenden Tieren zu testen, sagten die Forscher.