論文の概要: Acoustic-driven millimetric helical robot: ultrasonic synergistic manipulation in confined fluidic environment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.05746v1
• Date: Thu, 06 Aug 2026 08:30:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-07 17:43:06.730463
• Title: Acoustic-driven millimetric helical robot: ultrasonic synergistic manipulation in confined fluidic environment
• Title（参考訳）: 音響駆動型ミリメトリックヘリカルロボット:閉じ込められた流体環境下での超音波相乗的操作
• Abstract要約: 音場駆動操作は、マイクロスケールやナノスケールのオブジェクトを制御する非接触で非侵襲的な戦略を提供する。 そこで, ミリスケールヘリカルロボットの移動制御を実現するために, 多音場協調手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.376630373837926
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Acoustic field-driven manipulation provides a non-contact and non-invasive strategy for controlling microscale and nanoscale objects, yet its extension to millimeter-scale robots was limited by insufficient propulsion efficiency in confined biological environments. Here, a coordinated multi-acoustic-field approach is introduced, which harnesses the synergistic action of acoustic radiation forces and acoustic streaming flows to enable controlled locomotion of millimeter-scale helical robots and enhance propulsion. Multiphysics simulations captured the dynamics of millimeter-scale helical robots under combined acoustic fields, and experimental validation demonstrated their locomotion capabilities, including planar navigation, inclined climbing, and vertical motion. Semi-autonomous navigation experiments further confirmed that ultrasonic synergy substantially improved maneuverability. In vitro tests in porcine venous vessels demonstrated that coordinated acoustic fields supported both unidirectional and reciprocating motion under biologically relevant confinement. These findings provide mechanistic insight into scaling acoustic micromanipulation to the millimetre regime and support biomedical applications requiring versatile and controllable robotic mobility.
• Abstract（参考訳）: 音場駆動操作は、マイクロスケールやナノスケールの物体を制御するための非接触的かつ非侵襲的な戦略を提供するが、制限された環境下での推進効率の不足によりミリスケールロボットへの拡張が制限された。 ここでは, 音響放射力と音響流流の相乗作用を利用して, ミリスケールヘリカルロボットの移動制御と推進力向上を実現する多音場協調手法を提案する。 多物理シミュレーションは、複合音場下でのミリスケールヘリカルロボットの力学を捉え、平面ナビゲーション、傾斜クライミング、垂直運動などの運動能力を実験的に検証した。 半自律航法実験により、超音波のシナジーが操作性を大幅に改善したことが確認された。 ブタ静脈血管のin vitro試験では, 生体拘束下での単方向および往復運動の協調音場が支持された。 これらの知見は、ミリメートル体制への音響マイクロマニピュレーションのスケーリングに関する力学的な洞察を与え、汎用的で制御可能なロボットモビリティを必要とする生体医学的応用を支援する。

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