論文の概要: Membrane-based Acoustic Microrobots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.21047v1
• Date: Fri, 19 Jun 2026 02:27:11 GMT
• ステータス: 情報取得中
• システム内更新日: 2026-06-23 11:16:43.892132
• Title: Membrane-based Acoustic Microrobots
• Title（参考訳）: 膜をベースとした音響マイクロロボット
• Authors: Fatih Kocabas, Cemal Polat Avdar, Prithvi Venkatesh, Yunus Alapan,
• Abstract要約: 音響マイクロロボットは、標的とする薬物の配送と最小限の侵襲医療のための有望なフロンティアとして登場した。 幅広い設計にもかかわらず、従来の音響マイクロロボットは主にロボット本体内の閉じ込められたマイクロキャビティ内に閉じ込められた空気マイクロバブルに依存していた。 マイクロストリーピング用マイクロキャビティ上に密着した薄型フレキシブルポリジメチルシロキサン (PDMS) 膜を用いることにより, これらの制約を克服する頑健な膜型音響マイクロロボットを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Acoustic microrobots have emerged as a promising frontier for targeted drug delivery and minimally invasive medicine due to their high-power density and biocompatibility. Despite wide-ranging designs, conventional acoustic microrobots mostly rely on air microbubbles trapped within confined microcavities within the robot body, which suffer from limited operational longevity due to rapid gas dissolution and resultant shifts in resonance frequency. In this paper, we propose a robust, membrane-based acoustic microrobot that overcomes these limitations by employing a thin flexible Polydimethylsiloxane (PDMS) membrane bonded over confined microcavities for microstreaming. The introduced design physically prevents gas diffusion, ensuring stable performance over extended periods at high actuation voltages. We systematically characterized the membrane-based acoustic actuator longevity, demonstrating consistent streaming and propulsion for over 24 hours of continuous operation. In addition, by embedding magnetic microparticles into the structural body, these actuators were successfully employed as microswimmers with directional control using low-intensity (2 mT) external magnetic fields. Finally, we demonstrate the scalability of the proposed design architecture down to ~100 um. This membrane-based approach establishes a reliable framework for the development of high-endurance acoustic microactuators and microrobots capable of performing long-term tasks.
• Abstract（参考訳）: 音響マイクロロボットは、その高出力密度と生体適合性のために、標的となる薬物の配送と最小限の侵襲医療のための有望なフロンティアとして出現している。 広範に設計されているにもかかわらず、従来の音響マイクロロボットは主にロボット本体内の閉じ込められたマイクロキャビティ内に閉じ込められた空気マイクロバブルに依存しており、ガスの急激な溶解と共鳴周波数の変化による運用寿命の制限に悩まされている。 本稿では, マイクロストリーミング用マイクロキャビティ上に密着した薄型フレキシブルポリジメチルシロキサン (PDMS) 膜を用いて, これらの制限を克服する, 強靭な膜型音響マイクロロボットを提案する。 導入された設計は、ガス拡散を物理的に防止し、高いアクチュエータ電圧で長期間にわたって安定した性能を確保する。 本研究は,24時間以上の連続操作で連続的な流れと推進を呈し,膜をベースとした音響アクチュエータの長寿命性を系統的に評価した。 さらに, 磁気マイクロ粒子を構造体に埋め込むことにより, 低強度(2mT)外部磁場を用いた指向性制御によるマイクロスウィマーの製作に成功した。 最後に、提案した設計アーキテクチャのスケーラビリティを約100まで示す。 この膜に基づくアプローチは、長期間の作業が可能な高耐久音響マイクロアクチュエータとマイクロロボットの開発のための信頼性の高い枠組みを確立する。

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