磁驱动人工微游动器群体的动力学

磁驱动人工微游动器有潜力革新许多生物医学技术，如微创显微手术、微颗粒操控和局部药物递送。然而，这些应用许多将需要以最小反馈对微机器人团队进行控制动力学。本工作中，我们研究了由均匀旋转磁场通过转矩驱动的人工微游动器群体所产生的运动与流体动力学。通过 Stokes 动力学模拟，我们表明游动器运动在垂直于磁场旋转方向的平面内产生旋转速度场，使两个相互作用的游动器在该平面内绕公共中心作圆周轨迹运动。游动器的总体运动为螺旋轨迹。我们将流体高度旋转的速度场与 rotlet（Stokes 流的点转矩奇点）产生的速度场比较，表明这在时间平均上是一个合理的近似。最后，我们研究了更大游动器群体的运动，表明这些群体倾向于相干运动，尤其在游动器磁化均匀时。这种相干性得以实现是因为群体中心在垂直于游动器净运动的平面内几乎保持恒定。本文结果将对控制小型磁游动器集合的群体动力学有所助益。