Stability, control and acoustic manipulation of magnetically actuated helical swimmers

Mikroyüzücüler küçük ölçeklerde ve sıvı ortamlarda manipülasyon için kullanılabilecek elemanlardır. Hedef dokuya ilaç teslimi ve mikroşirüji gibi potansiyel kullanım alanları mevcuttur. Manyetik sarmal mikroyüzücüler dönen manyetik alanla dışarıdan yüzdürülebildiği için sıklıkla kullanılmaktadır. Bu tezde manyetik sarmal yüzücülerin dengesizlik halleri raporlanmış ve kontrollü yüzdürme için (biyomedikal uygulamalar bağlamında önemlidir) çeşitli çözüm önerileri sunulmuştur. Dengesizlik halleri anlık Stokes çözümlerinin kullanıldığı kinematik bir modelle incelenmiştir. Kanal içinde sarmal yörüngeye sebep olan itici-modu kararsızlığı olmaktadır. Bu salınımları önlemek için yeni bir manyetik yönlendirmeli kontrol algoritması sunulmuştur. Literatürdeki çalışmaların aksine, bu yöntemde eğim bilgisine ihtiyaç duyulmamakta ve buna rağmen kıyaslanabilir sonuçlar elde edilmektedir. Manyetik yönlendirmenin üzerine, akustik alanın da yalpalamayı azaltmakta faydalı olduğu gözlemlenmiştir. Akustik dalgaların biyouyumluluğu bu yöntemi manyetik alan üzerine ideal bir tamamlayıcı kılmaktadır. Helisler üzerine etkiyen akustik radyasyon kuvvetinin hesaplanmasında helisin bir küre zinciri olarak temsil edildiği (küreler için basit formüller mevcuttur) yeni ve verimli bir hesaplama yöntemi (diğer yöntemlerle verimsizdir) sunulmaktadır. Kürelere etkiyen toplam kuvvet, helise etkiyen kuvvete çok yakındır. Bu yaklaşım sarmal yüzücülerin akustik ve manyetik alan altındaki yörüngelerini hesaplamada kullanılmış ve umut vaat eden sonuçlar elde edilmiştir. Deneylerde ince telden yapılmış manyetik yüzücüler akustik ve manyetik alan altına yerleştirilmiştir. Viskozite akustik itkiyi büyük ölçüde azaltmaktadır.