[发明专利]一种磁-热协同调控的胶囊机器人

说明书

本发明属于磁控软体机器人技术领域，更具体地，涉及一种磁‑热协同调控的胶囊机器人，机器人本体包括胶囊壳体，胶囊壳体两端分别设置有空心气室，空心气室之间设置有载物腔；载物腔侧壁上设置有物质传输窗口、磁力阀门和固定磁吸组件，磁力阀门和固定磁吸组件通过磁吸引力配合设置用于封闭所述物质传输窗口；载物腔内部设置有热响应模块；本发明磁‑热协同调控胶囊机器人其胶囊内部系统构造和调控方法均比较简单，通过磁吸引力和磁感应加热的双向协同控制巧妙的实现了胶囊机器人的可控给药和活检功能，内部没有复杂的机械结构，并且无线感应加热和磁驱动方式具有较高的安全性。

技术领域

本发明属于磁控软体机器人技术领域，更具体地，涉及一种磁-热协同调控的胶囊机器人。

背景技术

口服给药是药物疗法最常采用的给药方式，但其药效易受胃肠环境影响，即存在首过效应，大大降低了给药效率和应用场景。如益生菌等活菌药物如何耐受住胃酸、消化酶以及胆汁，并且保持活性抵达靶器官处，成为活菌药物药效的关键。此外，非目标区域的部分药物释放对人体有潜在的危害风险。

为了减少药物对人的系统性副作用以及提高药物的局部治疗效果，创新性的药物释放器件及按需给药控制方法受到了学者们的广泛关注和研究。如中国专利文献CN112604146A公开了一种基于脉冲磁场触发的植入式给药装置，该给药装置包括储药外壳、磁性活塞组件、磁性固定底座组件，该发明专利利用磁场作为外加激励源，具有安全无害、响应性高等优点，然而其组件材料密度较大，且对机械结构的加工要求较高，存在胶囊密度大，运动速率受限的缺点。此外，该给药装置的药物释放仅仅依靠药物自身的渗透作用来到达指定的目标区域，其药物释放所需时间较长。

公开号为CN115569298A的专利文献公开了一种磁控微型软体载药胶囊机器人及其制备和驱动方法。该发明包括上部软体胶囊外壳、上部挤压磁块部件、上部释药磁块部件、顶部十字释药口和下部软体胶囊外壳、下部挤压磁块部件、下部释药磁块部件、底部十字释药口，各挤压磁块和释药磁块分别具有不同的磁化方向，通过外部的三维亥姆霍兹线圈磁场发生装置，可以实现胶囊机器人任意方向的滚动运动和挤压释药动作。该发明中采用的各挤压磁块部件的组装比较复杂，并且具有不同磁化方向的磁块部件协同进行释药时难以实现对磁场的精准操控，所以欲实现精准可控的释药存在一定的挑战性。

鉴于由外加磁场驱动的磁控软体机器人具有无线操控、高度适应性等优势。因此，将磁控软体机器人无线操控和穿透性强的优势集成到具有给药和活检功能的给药胶囊，有望实现结构更加简单、可控性更高及操控效率更高的胶囊机器人，具有非常重要的临床医学价值。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有可控给药和活检功能的磁-热协同调控胶囊机器人，以解决现有技术胶囊机器人给药效率低、胶囊结构复杂、控制方式复杂及安全程度不够高等的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种磁-热协同调控胶囊机器人，包括机器人本体和磁驱动模块，其中：

所述机器人本体包括胶囊壳体，所述胶囊壳体两端分别设置有空心气室，所述空心气室之间设置有载物腔，所述载物腔与所述空心气室相互隔绝；

所述载物腔侧壁上设置有物质传输窗口、磁力阀门和固定磁吸组件，所述磁力阀门为充磁后的磁力阀门，其中所述充磁后的磁力阀门和固定磁吸组件通过磁吸引力配合设置用于封闭所述物质传输窗口，且所述磁力阀门一端与所述胶囊壳体固定连接，另一端为自由端；

所述载物腔内部设置有热响应模块，所述热响应模块包括热控气室以及位于所述热控气室内部的磁性纳米粒子和低沸点相变液体；

所述磁驱动模块用于为所述热响应模块中的磁性纳米粒子施加高频磁场；