[发明专利]一种磁性微纳机器人的磁场控制方法

说明书

本发明涉及一种磁性微纳机器人的磁场控制方法,此种磁性微纳米机器人包括位于中间的聚四氟乙烯基底，在聚四氟乙烯基底的两面，分别通过导电银浆连接有钴基底，在两个钴基底的表面，均分布有钴纳米线阵列，所采用的控制装置包括电源、供电电路和电磁线圈，所述电源是提供电磁场装置的激励源；所述供电电路将所述电源的电压分配给电磁线圈，所述电磁线圈包括位于其前后左右的四个子线圈和上下两个子线圈，每个子线圈中间固定有硅钢棒，另外，在上述六个电磁线圈中心，有一个样品台用来放置磁性微纳机器人样品。

技术领域

该发明涉及微纳机器人领域，尤其涉及磁场驱动的仿生磁性微米机器人领域。

背景技术

微纳米机器人指的是尺度在微纳米级别(几纳米至几百微米)的小型机器人，在生物医学 和环境保护等领域有非常重要的潜在应用，例如可用于微创外科手术、靶向治疗、细胞操作、 重金属检测、污染物降解等，因此受到国内外研究者的广泛关注，近年来发展迅速。

相比于传统的大型机器人，微纳米机器人的工作环境位于雷诺系数很低的环境中，物体 可看作在一个非常粘滞、微小以及缓慢的环境中运动，粘滞力占主导作用，惯性力则可忽略 不计。在这种条件下，若想驱动微纳米机器人，必须源源不断地为其提供动力。但由于其微 小的尺寸，动力源如电池、发动机等很难装载在微纳米机器人中，因此，各种各样的微纳米 机器人驱动方式被提出，包括自驱动(自电泳驱动、自扩散泳驱动、自热泳驱动、气泡驱动 等方式)和外场驱动(磁场、声场和光驱动)。由于磁场驱动方式磁场强度较低，并且低频 率磁场能够穿透生物组织且对生物体无害，成为微纳米机器人领域的最有前景的驱动方式之 一。因此，如何制备在较低雷诺系数环境下，易于被外部磁场驱动和控制的微纳米机器人及 其控制方法的成为了研究者们研究的重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以在低雷诺系数环境下易于被外部磁场驱动和控制的微纳 米机器人，并给出此种机器人的控制方法。本发明的方案思路来源为对单细胞生物草履虫运 动原理的研究。技术方案如下：

一种磁性微纳机器人的磁场控制方法,此种磁性微纳米机器人包括位于中间的聚四氟乙 烯基底，在聚四氟乙烯基底的两面，分别通过导电银浆连接有钴基底，在两个钴基底的表面， 均分布有钴纳米线阵列，

所采用的控制装置包括电源、供电电路和电磁线圈，所述电源是提供电磁场装置的激励 源；所述供电电路将所述电源的电压分配给电磁线圈，所述电磁线圈包括位于其前后左右的 四个子线圈和上下两个子线圈，每个子线圈中间固定有硅钢棒，另外，在上述六个电磁线圈 中心，有一个样品台用来放置磁性微纳机器人样品；

将上下位置、左右位置、前后位置分为三组子线圈对，子线圈对中的两组线圈产生的磁 场大小相等、方向相同，通过控制通过每个子线圈的电压通断，可以在样品台位置产生方向 和大小各不相同的磁场；

通过对子线圈对的电压大小及周期的控制，在样品台区域产生各种磁场，从而驱动位于 样品台上的磁性微纳米机器人。

与现有技术相比，该微纳米机器人在低雷诺系数环境下易于被外部电磁场驱动和控制， 拓展了微纳米机器人在生物医学和环境保护领域的应用范围。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图， 对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为本发明采用的微纳机器人的结构示意图；

图2为单细胞生物草履虫纤毛示意图；

图3用于驱动磁性纳米机器人的磁场示意图。