CN101884824A - 三维扫描式大梯度电磁引导装置 - Google Patents

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韩小涛
李亮
曹全梁
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Abstract

本发明公开了一种三维扫描式大梯度电磁引导装置，利用梯度场在空间上的叠加原理，由主磁体在靶区处产生面状的背景场，根据靶区引导要求，可组合选取不同结构的扫描磁体在靶区产生面、线、点状梯度场。通过控制磁体在靶区的不同扫描方式，形成一个扫描式的动态区域梯度磁场，引导磁微粒在靶区处进行更精细化的运动。该装置对于药物筛选系统来说，可以增强受体激活效率，提高药物与受体之间的作用效果；对于体外基因输运系统来说，可以提供灵活、有效的输运引导手段，提高输运效率。

Description

三维扫描式大梯度电磁引导装置
技术领域
本发明涉及电磁引导装置，用于磁微粒的靶向引导，特别适用于生物、医药等研发领域，可提高药物筛选和药效评价水平、增强药物/基因输运和治疗效果。
背景技术
药物靶向技术是肿瘤化疗、放疗以及基因治疗等现代生物、医药领域的研究热点和前沿技术。在众多的靶向治疗系统中，磁微粒电磁引导系统表现出明显的优点，其将药物、磁性物质和适当的载体材料结合在一起，在外磁场的作用下，将药物定位于靶区、浓集并释放，具有高效、低毒的特点，是开展靶向药物和基因治疗研究的重要手段。
基于磁微粒的靶向治疗需要解决的基础技术问题有：①磁性靶向药物的制备；②靶区结构特性研究；③靶区外加磁场引导装置等。本发明涉及的是第③个方面的问题。
目前靶区外加磁场引导装置主要有：①采用稀土永久磁铁和双极电磁铁，结构简单方便，提供的是静态磁场，但磁场强度及梯度不可调；②永磁铁脉冲磁场发生器，采用永久磁铁与靶区的相对运动产生磁场脉冲，但频率和脉冲占空比不易控制；③基于电磁方式的振荡磁场发生器，其强度可调，但目前基于电磁方式的振荡磁场发生器大都是在一个固定的较大区域产生高梯度、高强度的振荡式磁场，且一般基于二维方式。
发明内容：
本发明的目的是提供一种三维扫描式大梯度电磁引导装置，在靶区位置产生三维扫描式动态可调的高场强、高梯度磁场，实现磁微粒的靶向精细化控制，装置结构简单，加工方便。
三维扫描式大梯度电磁引导装置，包括主磁体、扫描磁体和驱动机构，主磁体在靶区的整个表面产生梯度磁场，扫描磁体在靶区的局部表面产生梯度磁场，驱动机构用以驱动扫描磁体在靶区表面移动。
所述扫描磁体由两块矩形线圈式磁体呈十字形叠放构成。
所述扫描磁体为一柱状线圈式磁体。
所述主磁体为一柱状线圈式磁体。
本发明的技术效果体现在：本发明利用梯度场在空间上的叠加原理，由主磁体在靶区处产生面状的背景场，根据靶区引导要求，可组合选取不同结构的扫描磁体在靶区产生面、线、点状梯度场。通过控制磁体在靶区的不同扫描方式，形成一个扫描式的动态区域梯度磁场，引导磁微粒在靶区处进行更精细化的运动。该装置对于药物筛选系统来说，可以增强受体激活效率，提高药物与受体之间的作用效果；对于体外基因输运系统来说，可以提供灵活、有效的输运引导手段，提高输运效率。另外，本发明一个突出的优点是，其在靶区的磁场强度、磁场梯度及磁场作用类型均可通过电路发生和控制装置来实现调节和控制，作用形式灵活多样。
附图说明
图1为本发明一种实施例整体结构示意图；
图2为图1所示实施例二维示意图，图2(a)为正视图，图2(b)为俯视图；磁体1和磁体4的组合磁力作用效果示意图；
图3为组合磁体二维磁场分布示意图；
图4为本发明另一种实施例结构示意图；
图5为外加磁场影响药物分布的示意图，图5(a)在无外加磁场环境，5(b)在外加外加一维梯度场(面梯度场)环境，5(c)为外加二维梯度场(线扫描梯度场)环境，5(d)为外加三维梯度场(点扫描梯度场)环境
具体实施方式
设定靶区在XY平面，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例一：
如图1和2所示，主磁体1为圆柱形线圈式磁体，轴向为Z方向，根据靶区形状，可设计径向分布不同的磁体，如圆柱形、椭圆柱形及方柱形等，本实施例设计为圆柱形，该磁体的目的是确定靶区空间的Z坐标位置。
构成扫描磁体的磁体2和3为扁平矩形线圈式磁体，分别放置于双层导轨上，其长边与导轨走向垂直，连接处有固定滑动装置，通过驱动装置带动其在XY平面来回扫描运动，其磁体轴向为Z方向。扫描磁体的目的是在背景场的基础上叠加一个梯度磁场，确定靶区XY平面内粒子汇聚位置，其相对于靶区分别近似为线状分布。可将主磁体1设置为可调式，根据靶区的上下移动调整其在Z轴方向的位置
图3所示的是图2实例的空间磁场叠加效果示意图，主磁体1和磁体2在靶区平面上形成沿X轴方向的线状集中磁力作用区域，磁体3在线状集中区域的基础上，形成了一个更强的点状磁力作用区域。主磁体和扫描磁体在空间形成一个动态扫描高梯度强磁场区域，引导磁微粒在靶区处进行更精细化的运动。
实施例二：
如图4所示，本实例与实施例一不同处在于扫描磁体的构成，本实例中扫描磁体采用一个圆柱状线圈式磁体4(不局限于圆柱状，截面形状可任意选择)，其磁体轴向为Z方向。该磁体在主磁体产生的背景场的基础上叠加一个点状梯度磁场，在靶区XY平面内确定粒子汇聚位置。在柱状磁体4附近产生一个较集中的磁力作用区域，通过控制磁体4运动可改变该区域位置。
图5所示的是本发明的应用实例示意图，将容纳磁性药物小分子的器皿放入本发明装置中，根据电磁力作用特性，通过控制三个磁体的作用形式，可分别使磁性药物小分子呈面、线、点状的靶向聚集效果。

Claims (4)

1.三维扫描式大梯度电磁引导装置，包括主磁体、扫描磁体和驱动机构，主磁体在靶区的整个表面产生梯度磁场，扫描磁体在靶区的局部表面产生梯度磁场，驱动机构用以驱动扫描磁体在靶区表面移动。
2.根据权利要求1所述的三维扫描式大梯度电磁引导装置，其特征在于，所述扫描磁体由两块矩形线圈式磁体呈十字形叠放构成。
3.根据权利要求1所述的三维扫描式大梯度电磁引导装置，其特征在于，所述扫描磁体为一柱状线圈式磁体。
4.根据权利要求1或2或3所述的三维扫描式大梯度电磁引导装置，其特征在于，所述主磁体为一柱状线圈式磁体。
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