مدل سازی دینامیکی میکروربات شناگر سه تاژکی با پیشرانش بیولوژیکی پروکاریوتی

تکنولوژی سیستم های میکروالکترومکانیکی تحولات چشمگیری را به ویژه در علم پزشکی به وجود آورده است. میکروربات های شناگر دسته ای از میکروربات های پزشکی هستند که با استفاده از این تکنولوژی طراحی و ساخته می شوند. در این مقاله، با الهام گرفتن از نحوه ی حرکت موجودات زنده ی ریز میکرونی در طبیعت نظیر میکروارگانیسم ها، یک میکروربات شناگر تاژکی سه درجه آزادی معرفی شده و مدل دینامیکی مربوط به حرکت سه بعدی آن استخراج می شود. در میکروشناگر مورد نظر برای ایجاد پیشروی از تاژک های مارپیچی شکل پروکاریوتی استفاده شده است، که حرکت چرخشی این تاژک ها در داخل سیال واسطه باعث ایجاد نیروی پیشرانش می شود. با توجه به ابعاد ریز و همچنین سرعت بسیار پایین میکروربات های شناگر، حرکت آنها در جریان های با رینولدز بسیار کوچک صورت می گیرد. بنابراین نیروهای اینرسی نقش ناچیزی را در مقایسه با نیروهای لزجتی بر عهده خواهند داشت. برای تعیین نیروی پیشرانش ایجاد شده توسط هر تاژک از تئوری نیروی مقاوم استفاده می شود. بر اساس این تئوری مولفه های نیروی هیدرودینامیکی لزجتی با استفاده ضرایب نیروی مقاوم و سرعت های محلی تاژک محاسبه می شوند. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که با بکار گرفتن سه تاژک می توان قابلیت انجام مانورهای سه بعدی در میکروشناگر ایجاد کرد.