[發明專利]一種磁性微納機器人的磁場控制方法

在審

• 申請號: 201711288387.5
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108275650A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 鄒強;蘇奇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B25J7/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

本發明涉及一種磁性微納機器人的磁場控制方法,此種磁性微納米機器人包括位于中間的聚四氟乙烯基底，在聚四氟乙烯基底的兩面，分別通過導電銀漿連接有鈷基底，在兩個鈷基底的表面，均分布有鈷納米線陣列，所采用的控制裝置包括電源、供電電路和電磁線圈，所述電源是提供電磁場裝置的激勵源；所述供電電路將所述電源的電壓分配給電磁線圈，所述電磁線圈包括位于其前后左右的四個子線圈和上下兩個子線圈，每個子線圈中間固定有硅鋼棒，另外，在上述六個電磁線圈中心，有一個樣品臺用來放置磁性微納機器人樣品。

技術領域

該發明涉及微納機器人領域，尤其涉及磁場驅動的仿生磁性微米機器人領域。

背景技術

微納米機器人指的是尺度在微納米級別(幾納米至幾百微米)的小型機器人，在生物醫學 和環境保護等領域有非常重要的潛在應用，例如可用于微創外科手術、靶向治療、細胞操作、 重金屬檢測、污染物降解等，因此受到國內外研究者的廣泛關注，近年來發展迅速。

相比于傳統的大型機器人，微納米機器人的工作環境位于雷諾系數很低的環境中，物體 可看作在一個非常粘滯、微小以及緩慢的環境中運動，粘滯力占主導作用，慣性力則可忽略 不計。在這種條件下，若想驅動微納米機器人，必須源源不斷地為其提供動力。但由于其微 小的尺寸，動力源如電池、發動機等很難裝載在微納米機器人中，因此，各種各樣的微納米 機器人驅動方式被提出，包括自驅動(自電泳驅動、自擴散泳驅動、自熱泳驅動、氣泡驅動 等方式)和外場驅動(磁場、聲場和光驅動)。由于磁場驅動方式磁場強度較低，并且低頻 率磁場能夠穿透生物組織且對生物體無害，成為微納米機器人領域的最有前景的驅動方式之 一。因此，如何制備在較低雷諾系數環境下，易于被外部磁場驅動和控制的微納米機器人及 其控制方法的成為了研究者們研究的重點。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以在低雷諾系數環境下易于被外部磁場驅動和控制的微納 米機器人，并給出此種機器人的控制方法。本發明的方案思路來源為對單細胞生物草履蟲運 動原理的研究。技術方案如下：

一種磁性微納機器人的磁場控制方法,此種磁性微納米機器人包括位于中間的聚四氟乙 烯基底，在聚四氟乙烯基底的兩面，分別通過導電銀漿連接有鈷基底，在兩個鈷基底的表面， 均分布有鈷納米線陣列，

所采用的控制裝置包括電源、供電電路和電磁線圈，所述電源是提供電磁場裝置的激勵 源；所述供電電路將所述電源的電壓分配給電磁線圈，所述電磁線圈包括位于其前后左右的 四個子線圈和上下兩個子線圈，每個子線圈中間固定有硅鋼棒，另外，在上述六個電磁線圈 中心，有一個樣品臺用來放置磁性微納機器人樣品；

將上下位置、左右位置、前后位置分為三組子線圈對，子線圈對中的兩組線圈產生的磁 場大小相等、方向相同，通過控制通過每個子線圈的電壓通斷，可以在樣品臺位置產生方向 和大小各不相同的磁場；

通過對子線圈對的電壓大小及周期的控制，在樣品臺區域產生各種磁場，從而驅動位于 樣品臺上的磁性微納米機器人。

與現有技術相比，該微納米機器人在低雷諾系數環境下易于被外部電磁場驅動和控制， 拓展了微納米機器人在生物醫學和環境保護領域的應用范圍。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發明的具體實施例并結合附圖， 對本發明作進一步的詳細說明，其中：

圖1為本發明采用的微納機器人的結構示意圖；

圖2為單細胞生物草履蟲纖毛示意圖；

圖3用于驅動磁性納米機器人的磁場示意圖。