CN104888340B - 一种无线无源药物靶向给药器 - Google Patents
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Abstract
一种无线无源靶向给药器，属于医疗器械，包括壳体，其特征是：壳体的顶部设有顶盖，壳体的内腔设有储药室，储药室内设有磁致伸缩棒、导杆、导管，顶盖与导杆的一端连接，导杆的另一端设置在导管内，导管与储药室的底板连接，壳体下面设置磁致伸缩材料制作的爬行足。本发明采用可调恒（交）流源，将药物运输车置于亥姆霍兹线圈内，可提供交变电流和直流偏置，通过调节恒流大小及交流频率及方向，调节磁致伸缩体的频率及振幅，达到靶向给药的作用，且可以人为控制药物运输车所载药物的释放过程，不损害所携带药物的药性的情况下最大程度增加可携带的药物的剂量，然而药物车自身没有能量来源。
Description
技术领域
本发明属于医疗器械，特别涉及一种无线无源药物靶向给药器。
背景技术
能在人体器官和血管中通行的纳米药物分子运输车已在上海研制成功，这种运输车直径只有200纳米（一根头发直径的1/300）。这种运输药物的方法不仅能充分发挥药物的效力，而且只针对患处，不会伤害其他组织。它不仅对人体无害，而且能在器官和血管中自由通行。它的外形像一个布满规则小孔的球体，药物装在小孔中，平时穿着一层“有机外衣”，中间含有四氧化三铁颗粒构成的“磁性导航仪”，在体外磁场效应下，运输车会准确地到达患处，遇到酸性或者高离子强度液体时，“外衣”就会被脱去，小车上装载的药物就被释放出来。1克“运输车”材料可以装载约1千毫克的药物分子。每运输1克药物，需要成千上万辆“药物分子运输车”，在完成自己的任务后，这些小车会通过消化系统排出人体。但是，这种药物运输车，药物的释放不能在人的有效控制下进行，如果不是在病灶处遇到酸性或者高离子强度液体时，药物也会释放，达不到靶向给药的目的。
磁致伸缩效应是1842年詹姆斯·焦耳观察一个镍样品时发现的。磁致伸缩是指铁磁物质，由于其磁化状态的改变，所引起的线度和体积的变化。磁致伸缩是铁磁物质的一种属性。利用这种属性可把磁能转换成机械能；用来做超声发生器，传动器和传感器等，所以采用磁致伸缩原理设计的运输车屡见不鲜。专利CN101148194A提供的“双尾超磁仿生机器鱼”以及专利CN202691444U提供的“半闭合振动式微型管道机器人”，它们都引用了磁致伸缩原理，但是不仅结构复杂，而且都没有给出如何控制药物在到达病灶处可控制的释放的技术方案。另外，申请日为2013.12.31、申请号为201310746458.7的中国专利“一种作用于靶细胞的微型装置”，其实质就是一种药物运输车，尽管给出如何控制药物在到达病灶处可控制的释放的技术方案，但是由于释热针散发热量，会导致某些药物运输车携带药品的药性发生变化，不能达到治疗病灶的功能，并且专利中没有详细叙述药物车如何驶离人体，如若药物车驶离人体，因为该微型装置具有方向性，需要在细小的血管中掉转头部和尾部，这样不仅其体积一定程度收到了限制，其携带的药物量或许不能满足治疗所需的剂量,并且其外壳呈五棱锥体，容易划伤血管表面，造成不必要的危害。另外，其内部包含多个传动装置，同样结构复杂。
发明内容
为了使药物可以在人的控制下完成定位释放，且在完成定位释放的过程中不损人体细胞组织及所携带药物的药性的条件下，最大程度增加可携带的药物的剂量，本发明提供一种无线无源药物靶向给药器。
本发明的技术方案：
一种无线无源药物靶向给药器，包括壳体，其特征是：壳体的顶部设有顶盖，壳体的内腔设有储药室，储药室内设有磁致伸缩棒、导杆、导管，顶盖与导杆的一端连接，导杆的另一端设置在导管内，导管与储药室的底板连接，壳体下面设置磁致伸缩材料制作的爬行足。
所述壳体的上表面向上凸起，下表面为水平面，上、下表面间采用光滑圆角过度。
所述储药室为密闭的立方体结构，储药室内侧壁竖直设置磁致伸缩棒。
顶盖与储药室的接触面为45°的斜面，顶盖与磁致伸缩棒的接触面为45°的斜面。
所述爬行足有6个，6个爬行足均布于壳体圆形底板边缘；爬行足由长杆和短杆组成L形件，同一径向的爬行足短杆与短杆平行，长杆与长杆平行。
无线无源药物运输方法包括下述步骤：
（1）在亥姆霍兹线圈内设置两个平行的普通线圈，亥姆霍兹线圈的磁场方向与两个普通线圈所产生的磁场方向互相垂直，普通线圈连接直流电源，将药物置于储药室内并与亥姆霍兹线圈产生的轴向磁场平行；
（2）亥姆霍兹线圈的内圈连接直流电源，提供水平方向不大于100奥斯特磁场强度的稳恒磁场；亥姆霍兹线圈的外圈连接交流电源，提供水平方向不大于2奥斯特磁场强度的交变磁场；调节直流电流大小和交流电流频率，爬行足随着亥姆霍兹线圈振幅和频率变化而产生移动快慢变化，将药物运送到病灶位置；
普通线圈内接通直流电源，产生竖直方向的磁场强度不大于100奥斯特的稳恒磁场，储药室内的磁致伸缩棒在竖直方向的稳恒磁场作用下伸长，顶杆在磁致伸缩棒的作用下随着磁致伸缩棒伸长而将顶盖顶起，药物从储药室内释放；
（3）药物释放完毕后，撤掉普通线圈直流电源，使竖直方向稳恒磁场消失，储药室内的磁致伸缩棒因无外界磁场作用而恢复初始长度，顶杆不受磁致伸缩棒的支撑作用，顶盖闭合；
（4）调节通入亥姆霍兹线圈内直流电流大小与交流电流频率，药物给药器反向运动，退回出发处。
所述一种无线无源药物靶向给药器用于血管内药物输送。
本发明采用可调恒（交）流源，可提供交变电流和直流偏置，通过调节恒流大小及交流频率，调节磁致伸缩体的频率及振幅，不仅达到靶向给药的作用，而且可以人为控制药物运输车所载药物的释放过程，并且药物运输车与外界没有导线连接，药物车自身没有能量来源，在不损害细胞组织及药物药性的条件下，最大程度增加可携带的药物的剂量。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明的轴向剖视图。
图4为本发明工作原理图。
图中，1、顶盖，2、壳体，3、爬行足，4、磁致伸缩棒，5、储药室，6、密封圈，7、导杆，8、导套，9、铁磁体，10、亥姆霍兹线圈。
具体实施方式
一种无线无源靶向给药器，它包括壳体2、爬行足3和储药室5，壳体2为中空的龟壳形状，上表面向上凸起，凸起的顶部为可以揭开的顶盖1，下表面为水平面，上、下表面间采用光滑圆角过度；壳体2内腔安装储药室5，壳体2下表面外侧安装爬行足3。
所述爬行足有6个，6个爬行足均布于壳体圆形底板边缘；爬行足由长杆和短杆组成L形件，同一径向的爬行足短杆与短杆平行，长杆与长杆平行。
储药室5为密闭的立方体结构，储药室5内侧壁安装磁致伸缩棒4；储药室5底面中心处安装导管8，导杆7的一端插入导管8中，另一端与顶盖1相连接，顶盖1下端安装密封圈6。
当药物给药器达到预定病灶处，断开亥姆霍兹线圈提供的交流电源（AC）与直流电源（DC），药物给药器停止爬行移动；在人体外垂直人体方向由DC提供稳恒磁场，产生直流偏置磁场，磁致伸缩棒4会在磁场的作用下伸长，将储药室5的顶盖1顶开，细胞组织经过储药室5，并将储药室5内的药物随着细胞组织的流动从储药室5内释放。储药室5中的药物可以人为地控制释放与否，而密封圈6会保护药物不在药物输器运送过程中将药物撒漏。
顶盖1与储药室5内侧壁或磁致伸缩棒4接触面为45°斜面，不仅有密封的作用，而且起到导向作用。
磁致伸缩是磁致伸缩体处于磁场下的宏观表现，当磁致伸缩体处于周期性交变磁场中（即磁场方向和大小周期性变化），其尺寸就会发生周期性伸长和缩短，即周期性受迫振动。此时，其振动频率为交变磁场频率的2倍且振幅非常小。如果再叠加一个恒磁场，该磁致伸缩体的振动频率将与交变磁场频率相同。特别的，当磁致伸缩体的固有频率与交变磁场频率相同时会发生谐振，此时磁致伸缩体振幅最大。另外，磁致伸缩体的振幅与恒磁场强度也有关系，当恒磁场强度达到某一特定值时，磁致伸缩体的振幅最大。因此，通过调节交变磁场频率与恒磁场强度可调节磁致伸缩体的振动频率和振幅。
壳体2下表面圆周每隔60°安装一个L形爬行足3。壳体2在血管内由于血液的推送，壳体2会产生旋转，外界加载的磁场方向与爬行足的排列方向不在同一条直线上，壳体2不能最快速的运输药物。壳体2下表面圆周每隔60°安装一个爬行足3，在药物运输车受到外界加载的磁场后，由于力的作用，会自动调节爬行足到与外界加载的磁场方向一致，不受组织液或血液冲刷的影响，达到最快速运输药物的效果。
爬行足为METGLAS2826MB磁致伸缩体。
一种无线无源靶向给药器的使用方法，
（1）利用注射枪将本发明射入通向病变部位的器官中；
（2）人体置于与亥姆霍兹线圈相垂直位置，使人体与亥姆霍兹线圈产生的水平方向磁场平行；
（3）亥姆霍兹线圈的内圈连接直流电源，提供水平方向0～100Oe磁场强度的稳恒磁场；亥姆霍兹线圈的外圈交流电源，提供水平方向0～2Oe磁场强度的交变磁场；调节直流大小和交流频率，爬行足随着亥姆霍兹线圈提供的磁场频率和振幅变化而产生移动快慢变化，将药物给药器运送到指定位置；
（4）药物给药器到达指定位置后，断开交流电源开关，在人体外垂直人体方向由直流电源提供稳恒磁场，储药室内的磁致伸缩棒在该磁场作用下伸长，顶杆在磁致伸缩棒的作用下随着磁致伸缩棒伸长而将顶盖顶起，血液或组织液进入储药室内，储药室内携带的药物随着血液或组织液的流动从储药室内释放；
（5）、药物释放完毕后，撤去在人体外的稳恒磁场，储药室内的磁致伸缩棒因无外界磁场作用而恢复初始长度，顶杆不受磁致伸缩棒的支撑作用，顶盖闭合；
（6）调节通入亥姆霍兹线圈内直流电流大小与交流电流频率，药物给药器反向运动，退回出发处。
Claims (7)
1.一种无线无源靶向给药器，包括壳体，壳体的顶部设有顶盖，壳体的内腔设有储药室，储药室内设有磁致伸缩棒、导杆、导管，其特征是：顶盖与导杆的一端连接，导杆的另一端设置在导管内，导管与储药室的底板连接，壳体下面设置磁致伸缩材料制作的爬行足。
2.根据权利要求1所述的一种无线无源靶向给药器，其特征是所述壳体的上表面向上凸起，下表面为水平面，上、下表面间采用光滑圆角过度。
3.根据权利要求1所述的一种无线无源靶向给药器，其特征是：所述储药室为密闭的立方体结构，储药室内侧壁竖直设置磁致伸缩棒。
4.根据权利要求1所述的一种无线无源靶向给药器，其特征是：顶盖与储药室的接触面为45°的斜面，顶盖与磁致伸缩棒的接触面为45°的斜面。
5.根据权利要求1所述的一种无线无源靶向给药器，其特征是：所述爬行足有6个，6个爬行足均布于壳体圆形底板边缘；爬行足由长杆和短杆组成L形件，同一径向的爬行足短杆与短杆平行，长杆与长杆平行。
6.根据权利要求1所述的一种无线无源靶向给药器，其特征是药物运输方法包括下述步骤：
（1）在亥姆霍兹线圈内设置两个平行的普通线圈，亥姆霍兹线圈的磁场方向与两个普通线圈所产生的磁场方向互相垂直，普通线圈连接直流电源，将药物置于储药室内并与亥姆霍兹线圈产生的轴向磁场平行；
（2）亥姆霍兹线圈的内圈连接直流电源，提供水平方向不大于100奥斯特磁场强度的稳恒磁场；亥姆霍兹线圈的外圈连接交流电源，提供水平方向不大于2奥斯特磁场强度的交变磁场；调节直流电流大小和交流电流频率，爬行足随着亥姆霍兹线圈振幅和频率变化而产生移动快慢变化，将药物运送到病灶位置；
普通线圈内接通直流电源，产生竖直方向的磁场强度不大于100奥斯特的稳恒磁场，储药室内的磁致伸缩棒在竖直方向的稳恒磁场作用下伸长，顶杆在磁致伸缩棒的作用下随着磁致伸缩棒伸长而将顶盖顶起，药物从储药室内释放；
（3）药物释放完毕后，撤掉普通线圈直流电源，使竖直方向稳恒磁场消失，储药室内的磁致伸缩棒因无外界磁场作用而恢复初始长度，顶杆不受磁致伸缩棒的支撑作用，顶盖闭合；
（4）调节通入亥姆霍兹线圈内直流电流大小与交流电流频率，药物运输器反向运动，退回出发处。
7.根据权利要求1所述的一种无线无源靶向给药器，其特征是用于血管内药物靶向给药。
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