• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

微机器人的旋转简化了微通道内的三维控制。

The Rotation of Microrobot Simplifies 3D Control Inside Microchannels.

机构信息

Laboratoire de Photonique et de Nanostructure, Centre National de la Recherche Scientifique, Marcoussis, 91460, France.

出版信息

Sci Rep. 2018 Jan 11;8(1):438. doi: 10.1038/s41598-017-18891-w.

DOI:10.1038/s41598-017-18891-w
PMID:29323196
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5765130/
Abstract

This paper focuses on the control of rotating helical microrobots inside microchannels. We first use a 50 μm long and 5 μm in diameter helical robot to prove that the proximity of the channel walls create a perpendicular force on the robot. This force makes the robot orbit around the channel center line. We also demonstrate experimentally that this phenomenon simplifies the robot control by guiding it on a channel even if the robot propulsion is not perfectly aligned with the channel direction. We then use numerical simulations, validated by real experimental cases, to show different implications on the microrobot control of this orbiting phenomenon. First, the robot can be centered in 3D inside an in-plane microchannel only by controlling its horizontal direction (yaw angle). This means that a rotating microrobot can be precisely controlled along the center of a microfluidic channel only by using a standard 2D microscopy technology. Second, the robot horizontal (yaw) and vertical (pitch) directions can be controlled to follow a 3D evolving channel only with a 2D feedback. We believe this could lead to simplify imaging systems for the potential in vivo integration of such microrobots.

摘要

本文专注于控制旋转螺旋微型机器人在微通道内的运动。我们首先使用一个 50 微米长、5 微米直径的螺旋机器人来证明通道壁的接近会在机器人上产生一个垂直于机器人的力。这个力使机器人围绕通道中心线旋转。我们还通过实验证明,即使机器人的推进力不完全与通道方向对齐,这种现象也可以简化机器人的控制,从而引导机器人在通道上运动。然后,我们使用数值模拟,结合真实实验案例,展示了这种轨道现象对微机器人控制的不同影响。首先,机器人可以在平面内的微通道中仅通过控制其水平方向(偏航角)而在 3D 空间中居中。这意味着,通过使用标准的二维显微镜技术,旋转的微型机器人可以精确地沿着微流控通道的中心进行控制。其次,机器人的水平(偏航)和垂直(俯仰)方向可以通过二维反馈来控制,以跟随 3D 不断变化的通道。我们相信,这可能会简化成像系统,为这种微型机器人的潜在体内集成提供便利。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/dab2358c6502/41598_2017_18891_Fig7_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/ddc6a7464d45/41598_2017_18891_Fig1_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/f991b93e97b5/41598_2017_18891_Fig2_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/de2ffacdc602/41598_2017_18891_Fig3_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/0e53ac8cf8cf/41598_2017_18891_Fig4_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/5e31f80d4b06/41598_2017_18891_Fig5_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/834a5c76df0e/41598_2017_18891_Fig6_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/dab2358c6502/41598_2017_18891_Fig7_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/ddc6a7464d45/41598_2017_18891_Fig1_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/f991b93e97b5/41598_2017_18891_Fig2_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/de2ffacdc602/41598_2017_18891_Fig3_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/0e53ac8cf8cf/41598_2017_18891_Fig4_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/5e31f80d4b06/41598_2017_18891_Fig5_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/834a5c76df0e/41598_2017_18891_Fig6_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/4b6f/5765130/dab2358c6502/41598_2017_18891_Fig7_HTML.jpg

相似文献

1
The Rotation of Microrobot Simplifies 3D Control Inside Microchannels.微机器人的旋转简化了微通道内的三维控制。
Sci Rep. 2018 Jan 11;8(1):438. doi: 10.1038/s41598-017-18891-w.
2
On-chip Microfluidic Multimodal Swimmer toward 3D Navigation.用于三维导航的片上微流控多模态游动器
Sci Rep. 2016 Jan 21;6:19041. doi: 10.1038/srep19041.
3
Study on Structural Design and Motion Characteristics of Magnetic Helical Soft Microrobots with Drug-Carrying Function.具有载药功能的磁性螺旋形软微机器人的结构设计与运动特性研究
Micromachines (Basel). 2024 May 31;15(6):731. doi: 10.3390/mi15060731.
4
Manipulating Microrobots Using Balanced Magnetic and Buoyancy Forces.利用平衡磁力和浮力操控微型机器人。
Micromachines (Basel). 2018 Jan 29;9(2):50. doi: 10.3390/mi9020050.
5
An acoustically controlled helical microrobot.一种声学控制的螺旋微型机器人。
Sci Adv. 2023 Sep 22;9(38):eadh5260. doi: 10.1126/sciadv.adh5260. Epub 2023 Sep 20.
6
Single Coil Mechano-Electromagnetic System for the Automatic 1-Axis Position Feedback 3D Locomotion Control of Magnetic Robots and Their Selective Manipulation.用于磁机器人自动单轴位置反馈三维运动控制及其选择性操作的单匝机械电磁系统。
Adv Sci (Weinh). 2022 Aug;9(23):e2201968. doi: 10.1002/advs.202201968. Epub 2022 Jun 16.
7
A Two-Dimensional Manipulation Method for a Magnetic Microrobot with a Large Region of Interest Using a Triad of Electromagnetic Coils.一种使用三元电磁线圈对具有大感兴趣区域的磁性微型机器人进行二维操纵的方法。
Micromachines (Basel). 2022 Mar 7;13(3):416. doi: 10.3390/mi13030416.
8
Stabilization of Microrobot Motion Characteristics in Liquid Media.微机器人在液体介质中运动特性的稳定化
Micromachines (Basel). 2018 Jul 23;9(7):363. doi: 10.3390/mi9070363.
9
A Human Microrobot Interface Based on Acoustic Manipulation.基于声操控的人体微型机器人接口。
ACS Nano. 2019 Oct 22;13(10):11443-11452. doi: 10.1021/acsnano.9b04930. Epub 2019 Aug 21.
10
Modeling and experimental characterization of propulsion of a spiral-type microrobot for medical use in gastrointestinal tract.螺旋型微机器人在胃肠道医学应用中的推进建模与实验特性研究。
IEEE Trans Biomed Eng. 2013 Jun;60(6):1751-9. doi: 10.1109/TBME.2012.2228001. Epub 2012 Nov 16.

引用本文的文献

1
Study on Structural Design and Motion Characteristics of Magnetic Helical Soft Microrobots with Drug-Carrying Function.具有载药功能的磁性螺旋形软微机器人的结构设计与运动特性研究
Micromachines (Basel). 2024 May 31;15(6):731. doi: 10.3390/mi15060731.
2
Multimodal microwheel swarms for targeting in three-dimensional networks.多模态微轮群用于三维网络中的靶向。
Sci Rep. 2022 Mar 24;12(1):5078. doi: 10.1038/s41598-022-09177-x.
3
Dynamic tracking of a magnetic micro-roller using ultrasound phase analysis.利用超声相位分析对磁性微辊进行动态跟踪。

本文引用的文献

1
Microfluidic-Based Droplet and Cell Manipulations Using Artificial Bacterial Flagella.基于微流控技术的利用人工细菌鞭毛进行液滴和细胞操控
Micromachines (Basel). 2016 Feb 8;7(2):25. doi: 10.3390/mi7020025.
2
On-chip Microfluidic Multimodal Swimmer toward 3D Navigation.用于三维导航的片上微流控多模态游动器
Sci Rep. 2016 Jan 21;6:19041. doi: 10.1038/srep19041.
3
Template electrosynthesis of tailored-made helical nanoswimmers.模板电合成定制的螺旋纳米游泳者。
Sci Rep. 2021 Dec 1;11(1):23239. doi: 10.1038/s41598-021-02553-z.
4
A Review of Microrobot's System: Towards System Integration for Autonomous Actuation In Vivo.微型机器人系统综述:迈向体内自主驱动的系统集成
Micromachines (Basel). 2021 Oct 15;12(10):1249. doi: 10.3390/mi12101249.
Nanoscale. 2014 Aug 21;6(16):9415-20. doi: 10.1039/c3nr04760a.
4
On-chip microrobot for investigating the response of aquatic microorganisms to mechanical stimulation.用于研究水生微生物对机械刺激响应的片上微机器人。
Lab Chip. 2013 Mar 21;13(6):1070-8. doi: 10.1039/c2lc41190c.
5
Nonlinear dynamics of a microswimmer in Poiseuille flow.泊肃叶流中微游动体的非线性动力学。
Phys Rev Lett. 2012 May 25;108(21):218104. doi: 10.1103/PhysRevLett.108.218104. Epub 2012 May 22.
6
Magnetic helical micromachines: fabrication, controlled swimming, and cargo transport.磁性螺旋微机器:制造、可控游动及货物运输
Adv Mater. 2012 Feb 7;24(6):811-6. doi: 10.1002/adma.201103818. Epub 2012 Jan 2.
7
Controlled propulsion of artificial magnetic nanostructured propellers.人工磁性纳米结构螺旋桨的可控推进
Nano Lett. 2009 Jun;9(6):2243-5. doi: 10.1021/nl900186w.
8
Tetherless thermobiochemically actuated microgrippers.无线热生物化学驱动的微夹钳
Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Jan 20;106(3):703-8. doi: 10.1073/pnas.0807698106. Epub 2009 Jan 12.
9
Three-dimensional particle tracking with subnanometer resolution using off-focus images.使用离焦图像进行亚纳米分辨率的三维粒子跟踪。
Appl Opt. 2008 May 1;47(13):2361-70. doi: 10.1364/ao.47.002361.
10
Continuous inertial focusing, ordering, and separation of particles in microchannels.微通道中颗粒的连续惯性聚焦、排序和分离。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Nov 27;104(48):18892-7. doi: 10.1073/pnas.0704958104. Epub 2007 Nov 19.