科创中国
针尖状纳米颗粒集群微型机器人及其控制制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-27 17:02:12
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-10-10 15:31:15
本案涉及一种针尖状纳米颗粒集群微型机器人及其控制制备方法，属于医疗机器人。本案提出的微型机器人呈针尖状，由纳米颗粒链聚集而成，每条纳米颗粒链由磁性纳米颗粒聚集而成，每个磁性纳米颗粒直径约300nm～600nm，制作过程简单，通过磁场就可以使磁性纳米颗粒自动组装聚集，不需要额外的操作；通过磁控的方式使其运动，运动响应性能好，可操控性好；在均匀磁场中的运动模式包括翻转运动、轴向运动和侧向运动，可以应对更加复杂的体内环境。
1.一种针尖状纳米颗粒集群微型机器人，其特征在于，所述微型机器人呈针尖状，由纳米颗粒链聚集而成，每条纳米颗粒链由磁性纳米颗粒聚集而成，每个磁性纳米颗粒直径范围为300nm～600nm；所述微型机器人在均匀磁场中的运动模式包括翻转运动、轴向运动或侧向运动。
2.根据权利要求1所述的微型机器人，其特征在于，所述磁性纳米颗粒为四氧化三铁纳米颗粒。
3.一种针尖状纳米颗粒集群微型机器人的控制方法，其特征在于：
当控制均匀磁场为扇形震荡磁场时，微型机器人进行轴向运动或侧向运动；
当控制均匀磁场为旋转磁场时且当磁场的旋转频率低于微型机器人的断裂频率时，微型机器人进行翻转运动；
当控制均匀磁场为旋转磁场时且当磁场的旋转频率高于微型机器人的断裂频率时，微型机器人分裂成多个新的微型机器人；
所述微型机器人由纳米颗粒链聚集而成，每条纳米颗粒链由磁性纳米颗粒聚集而成，每个磁性纳米颗粒直径范围为300nm～600nm；通过控制磁性纳米颗粒的数量来形成不同长度的针尖状微型机器人。
过去的十多年间，不受束缚的、能够独立运动的小尺度(微米到毫米)微型机器人被应用于各种微小尺度的体内和体外任务，如靶向给药、微创手术，以及微操作与微组装等。磁场不仅对人体无害，而且可以更加灵活地控制微型机器人，所以各种磁控微型机器人已经被科研工作者广泛研究。然而，单个微型机器人的负载能力有限，在执行药物递送或其他运输任务时效率低下，难以完成微型机器人集群能够完成的任务。由纳米颗粒聚合而成的集群微型机器人具备自组装和变形的能力，而如何使集群产生特定的形状以及如何控制其完成更加复杂的运动仍然是一个挑战。
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为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提出一种针尖状集群微型机器人，其制备简单，能在磁场中自动聚集而形成针状，通过磁控的方式使其运动，运动响应性能好，可操控性好；在均匀磁场中可以有三种运动模式：翻转运动、轴向运动或侧向运动，可以应对更加复杂的体内环境。
技术合作
本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。
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