CN112438804A - 纳米机器人的控制系统和控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米机器人的控制系统和控制方法，包括：第一承载台，用于承载具有纳米机器人的待测对象；成像扫描装置，用于对待测对象进行扫描，获得待测对象内待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标；第二承载台，第二承载台具有多个磁场单元和与多个磁场单元相连的控制装置，多个磁场单元在第二承载台上矩阵排列；控制装置用于根据待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标，控制任一磁场单元的磁场大小和极向，以控制纳米机器人向待测区域移动，从而不仅为纳米机器人提供了纳米级的运行轨迹，而且控制精准、操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及纳米机器人技术领域，更具体地说，涉及一种纳米机器人的控制系统和控制方法。
背景技术
纳米机器人，是指尺度在纳米级别的小型机器人。由于纳米机器人在生物医学和环境保护等领域有着非常重要的潜在应用，如可用于微创外科手术、癌细胞靶向治疗、细胞操作、重金属检测以及污染物降解等，因此，受到了国内外研究者的广泛关注。
由于纳米机器人的工作环境在雷诺系数很低的环境中，即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，因此，若想驱动纳米机器人运动，必须源源不断地为其提供动力。但是，由于纳米机器人尺寸非常微小，动力源如电池等很难装载在纳米机器人中，因此，各种各样的纳米机器人的驱动方式被提出，主要包括自驱动方式和外场驱动方式，其中，自驱动包括自电泳驱动、自扩散泳驱动、自热泳驱动以及气泡驱动等，外场驱动包括磁场驱动、声场驱动和光驱动等。
由于磁场驱动方式的磁场强度较低，且低频率磁场能够穿透生物组织且对生物体无害，因此，磁场驱动已经成为纳米机器人最有前景的驱动方式之一。但是，现有的磁场驱动方式的控制精度仍较低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种纳米机器人的控制系统和控制方法，以提高纳米机器人的控制精度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种纳米机器人的控制系统，包括：
第一承载台，用于承载具有纳米机器人的待测对象；
成像扫描装置，用于对所述待测对象进行扫描，获得所述待测对象内待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标；
第二承载台，所述第二承载台具有多个磁场单元和与所述多个磁场单元相连的控制装置，所述多个磁场单元在所述第二承载台上矩阵排列；
所述第二承载台位于所述第一承载台的一侧，且在垂直于所述第一承载台所在平面的方向上，所述第二承载台的投影覆盖所述第一承载台的投影，以使所述多个磁场单元产生的磁场覆盖所述第一承载台；
所述控制装置用于根据所述待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标，控制任一所述磁场单元的磁场大小和极向，以控制所述纳米机器人向所述待测区域移动。
可选地，所述第二承载台为柔性平台；
所述控制系统还包括升降装置；所述升降装置用于调整所述第二承载台的高度以及所述第二承载台的形状。
可选地，所述升降装置包括支柱和固定台；
所述支柱用于支撑固定所述固定台，所述固定台位于所述第二承载台的一侧，且在垂直于所述固定台的方向上，所述固定台的投影覆盖所述第二承载台的投影；
所述固定台与所述第二承载台之间具有多个升降器和驱动所述升降器的驱动电路；所述控制装置还用于通过所述驱动电路控制所述多个升降器的长度，以控制所述第二承载台的高度和/或所述第二承载台的形状。
可选地，还包括磁场感应装置；所述磁场感应装置包括多个感应探头，所述多个感应探头位于所述第一承载台上，且所述多个感应探头在所述第一承载台上矩阵排列；
所述多个感应探头用于获得所述第一承载台上的磁场强弱分布；
所述控制装置还用于根据所述磁场强弱分布，对任一所述磁场单元的磁场大小和极向进行调整，对所述第二承载台的高度和/或形状进行调整。
可选地，所述成像扫描装置为CT扫描仪；
所述控制装置还用于根据所述CT扫描仪得到的所述待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标，对所述第二承载台的高度和/或形状进行调整。
可选地，所述磁场单元包括电磁感应棒和与所述电磁感应棒相连的开关，所述开关用于控制所述电磁感应棒的通断电。
可选地，所述电磁感应棒包括线棒和缠绕所述线棒的线圈，所述线棒嵌在所述第二承载台的环形槽内，所述线棒部分贯穿所述第二承载台，且所述线棒可在所述环形槽内转动，以通过改变所述线棒与所述第二承载台所在平台的夹角，改变所述电磁感应棒产生的磁场的走向。
可选地，相邻两个所述线棒的间距范围为5nm～100nm；
所述线棒的直径在10nm～1000nm范围内；
所述线棒贯穿所述第二承载台的长度范围为10nm～10000nm。
可选地，还包括位于所述第二承载台上的保护罩，所述保护罩与所述第二承载台形成保护所述电磁感应棒的容纳空间。
可选地，还包括第一指令输入装置、第二指令输入装置、第三指令输入装置和第四指令输入装置；
所述第一指令输入装置用于接收用户输入的第一控制指令；
所述控制装置用于根据所述第一控制指令控制对应的所述磁场单元的磁场大小和极向；
所述第二指令输入装置用于接收用户输入的第二控制指令，以通过所述第二控制指令控制所述成像扫描装置的开启和关闭；
所述第三指令输入装置用于接收用户输入的第三控制指令，以通过所述第三控制指令控制所述磁场感应装置的开启和关闭；
所述第四指令输入装置用于接收用户输入的第四控制指令，以通过所述第四控制指令控制所述升降装置的开启和关闭。
一种纳米机器人的控制方法，包括：
将具有纳米机器人的待测对象固定在第一承载台上；
对所述待测对象进行扫描，获得所述待测对象内待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标；
根据所述待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标，控制第二承载台上的任一磁场单元的磁场大小和极向，以控制所述纳米机器人向所述待测区域移动。
可选地，还包括：
获得所述第一承载台上的磁场强弱分布；
根据所述磁场强弱分布，对所述磁场单元的磁场大小和极向进行调整，对所述第二承载台的高度和/或形状进行调整。
可选地，还包括：
根据所述待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标，对所述第二承载台的高度和/或形状进行调整。
可选地，还包括：
接收用户输入的第一控制指令；
根据所述第一控制指令控制对应的所述磁场单元的磁场大小和极向。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的纳米机器人的控制系统和控制方法，通过成像扫描装置对待测对象进行扫描，获得待测对象内待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标，通过控制装置根据待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标，控制任一磁场单元的磁场大小和极向，以控制纳米机器人向待测区域精准移动，从而不仅为纳米机器人提供了纳米级运行轨迹，而且控制精准、操作简单，进而可以为靶向药投放以及热疗等提供精准位置，极大地减少了对周边组织的损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的纳米机器人的控制系统的立体结构示意图；
图2和图3为本发明实施例提供的纳米机器人的控制系统的侧视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第二承载平台的形状示意图；
图5为本发明实施例提供的升降装置的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的电磁感应棒的电路结构示意图；
图7为本发明实施例提供的线棒的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的第二承载台的剖面结构示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种第二承载台的剖面结构示意图；
图10为本发明实施例提供的第二承载台的俯视结构示意图；
图11为本发明实施例提供的第二承载台的线路结构示意图；
图12为本发明实施例提供的纳米机器人的控制方法的流程图；
图13为本发明实施例提供的一种纳米机器人的控制过程示意图。
具体实施方式
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种纳米机器人的控制系统，如图1至图3所示，该控制系统包括：
第一承载台10，用于承载具有纳米机器人的待测对象；
成像扫描装置11，用于对待测对象进行扫描，获得待测对象内待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标；
第二承载台12，第二承载台12具有多个磁场单元和与多个磁场单元相连的控制装置，多个磁场单元在第二承载台12上矩阵排列；
第二承载台12位于第一承载台10的一侧，且在垂直于第二承载台12所在平面的方向Y上，第二承载台12的投影覆盖第一承载台10的投影，以使多个磁场单元产生的磁场覆盖第一承载台10；
控制装置，用于根据待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标，控制任一磁场单元的磁场大小和极向，以控制纳米机器人向待测区域移动。
本发明实施例中，待测对象可以为生物体或污染物等，以便通过纳米机器人对生物体组织进行外科手术、靶向治疗或细胞操作等，通过纳米机器人对污染物进行降解等。
本发明实施例中，第二承载台12为柔性平台，其材料可以是PET(PolyethyleneTerephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PI(Polyimide，聚酰亚胺)或PE(Polyethylene，聚乙烯)等。也就是说，第二承载台12的形状可变，如图4所示，其形状既可以为方形平台，又可以为弧形平台等。其中，可以根据待测区域的形状对第二承载台12的形状进行调整，以缩短第二承载平台12与待测区域之间的距离。
如图1至图3所示，本发明实施例中的控制系统还包括升降装置13；升降装置13用于调整第二承载台12的高度和/或第二承载台12的形状，以通过调整第二承载台12的高度和/或形状，调整待测对象待测区域或纳米机器人所在区域的磁场大小。
如图5所示，升降装置13包括支柱130和固定台131，该支柱130为U形支柱，固定台131为方形平台，该支柱130的一端固定在地面上，另一端与固定台131连接，支柱130用于支撑固定该固定台131，以将固定台131固定在第一承载台10上方。
固定台131位于第二承载台12的一侧，且在垂直于固定台131的方向上，固定台131的投影覆盖第二承载台12的投影。并且，固定台131与第二承载台12之间具有多个升降器132和驱动升降器132的驱动电路。可选地，该升降器132为可伸缩的长杆等。控制装置还用于通过驱动电路控制多个升降器132的长度，以控制第二承载台12的高度和/或形状。其中，通过控制不同升降器132的长度不同，即可控制第二承载台12的形状。其中，升降器的升降精准公差为0.02mm。
可选地，本发明实施例中的成像扫描装置11为CT(Computed Tomography，电子计算机断层扫描)扫描仪。控制装置还用于根据CT扫描仪得到的待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标，对第二承载台12的高度和/或形状进行调整。
其中，CT扫描仪的影像引导设备采用SIEMENS64排螺旋CT。在CT扫描之前，可以根据待测对象即患者的术前影像资料，分析目标病灶即待测区域的部位，选择合适的体位(仰卧、俯卧或侧卧)，在CT扫描引导下确定靶向治疗的角度和深度，并在体表做好标记。之后，在磁场单元开启30分钟后进行一次CT扫描，之后每隔20分钟进行一次CT扫描。
需要说明的是，由于病灶的直径一般在0.6cm～4cm的范围内，因此，纳米机器人的覆盖范围超出病灶范围5mm以上定义为完全覆盖，即定义为纳米机器人到达了待测区域。还需要说明的是，本发明实施例中，通过CT扫描仪驱动待测区域的坐标后，可以根据待测区域的坐标确定待测区域处于患者的哪一部位，并根据该部位的形状控制第二承载台12的形状。
本发明实施例中，第一承载台10可以为手术台，并且，该第一承载台10可以在XYZ方向上移动。例如，在手术前，第一承载台10在原点位置，XYZ坐标为(0,0,0)，患者进入第一承载台10之后，第一承载台10向CT扫描仪移动，进行精准扫描定位，扫描完成后，第一承载台10回到原点位置。
需要说明的是，第一承载台10的大小可以根据待测对象的尺寸来灵活设定，如根据患者身高可以将第一承载台10的尺寸设定为2.3mX1.2m，从而可以对患者全身任何部位进行靶向治疗。
可选地，本发明实施例中的控制系统还包括磁场感应装置；磁场感应装置包括多个感应探头，多个感应探头位于第一承载台10上，如多个感应探头安装在第一承载台10上表面的下方，且多个感应探头在第一承载台10上矩阵排列，可选地，多个感应探头的矩阵排列方式与多个磁场单元的矩阵排列方式相同，以使感应探头与磁场单元一一对应，并使感应探头感应对应的磁场单元的磁场。
其中，每个感应探头用于感应自身所在区域的磁场，多个感应探头用于获得第一承载台10上的磁场强弱分布；控制装置还用于根据磁场强弱分布，对任一磁场单元的磁场大小和极向进行调整，对第二承载台12的高度和/或形状进行调整。
本发明实施例中，在对驱动纳米机器人移动之前以及移动的过程中，可以通过磁场感应装置向控制装置传输第一承载台10上磁场强弱分布图，以便控制装置校正各个磁场单元的磁力，及时发现损坏的磁场单元。在驱动第二承载台12上下移动的过程中，可以根据升降装置的升降测出磁力大小等工艺参数，包括磁场单元的电流、电压以及相邻磁场单元的极向、第二承载台12与第一承载台10之间的距离等。
本发明实施例中，第二承载台12位于第一承载台10上方，通过上下移动第二承载台12，可以建立多个磁场单元构成的矩阵磁场与纳米机器人之间的平衡磁力感应线，通过改变磁场单元磁力的大小即可推动纳米机器人的运动。
其中，利用矩阵磁场中的磁场单元改变磁力大小产生推进力包括：关闭一边的磁场单元(磁场消失)、将相邻的磁场单元极向相反设置(磁场最小)、增大某一区域磁场单元电流、电压(增大磁场)或利用海尔贝克阵列原理等。也就是说，通过控制多个磁场单元中任一磁场单元的磁场大小和极向，即可使得多个磁场单元形成的磁场驱动纳米机器人移动。
可选地，如图6所示，磁场单元包括电磁感应棒20和与电磁感应棒20相连的开关21，开关21用于控制电磁感应棒20的通断电。可选地，开关21可以为继电器等。其中，电磁感应棒20在通电状态下会产生由N极指向S极的磁力线，也叫所谓的磁场，在磁场作用下，纳米机器人被顺磁法，就能跟着强磁场强的方向运动，产生推进力；电磁感应棒20断电时，磁力消失，对纳米机器人的推动力也会消失。
当开关21的端子与端点a电连接时，电磁感应棒20处于断电状态；当开关21的端子与端点b电连接，且端点b为正电压、端点c为负电压时，电磁感应棒20处于通电状态，且电磁感应棒20具有第一极性；当开关21的端子与端点b电连接，且端点b为负电压、端点c为正电压时，电磁感应棒20处于通电状态，且电磁感应棒20具有第二极性，第二极性与第一极性相反，也就是说，第二极性的电磁感应棒20的N极和S极与第一极性的电磁感应棒20的N极和S极相反。
其中，电磁感应棒20包括线棒201和缠绕线棒201的线圈202，线圈202优选采用纳米线圈，线圈202直径在100nm-10000nm范围内。线棒201也优选采用纳米级材料，线棒201直径L1在10nm-1000nm范围内。
如图7所示，线棒201可以为上下大小相等的圆柱，也可以为尖形圆棒。如图8所示，线棒201部分贯穿第二承载台12，并且，如图9所示，线棒201可在贯穿第二承载台12的环形槽内转动，以通过改变线棒201与第二承载台12所在平台的夹角，改变电磁感应棒20产生的磁场的走向。例如，控制纳米机器人前行时，将矩阵磁场单元中的线棒201斜45度，更有利于控制纳米机器人前进。
需要说明的是，如图8所示，h1为线棒201超出第二承载台12的距离，h1长一点，控制越精准，但越容易受损、磁力也会减小，可选地，h1为10nm-10000nm，优选为50nm-300nm。
还需要说明的是，本发明实施例提供的控制装置还包括位于第二承载台12上的保护罩14，保护罩14与第二承载台12形成保护电磁感应棒20的容纳空间，以保护矩阵磁场不受外界干扰与灰尘侵扰。可选地，保护罩14也为柔性材料，以便保护罩14的形状随第二承载台12的形状改变而改变。
可选地，线棒201采用软磁作为材料，这是因为软磁具有磁导率大、易磁化、易退磁、饱和磁感应强度大、矫顽小、磁滞回线的面积窄而长、损耗小等特点。进一步地，线棒201优选磁纯铁材料，如硅钢坡莫合金(Fe，Ni)铁氧体等。
本发明实施例中，将磁场单元按照阵列方式排列，并形成矩阵磁场，如图10所示，线棒201的横向距离L2和纵向距离L3决定了纳米机器人的运行精度，其中，横向距离L2与纵向距离L3可以相等也可以不相等。优选地，横向距离L2和纵向距离L3在5nm-100nm范围内，以保证纳米机器人的最小运行速度在5nm/min-100nm/min范围内。
还需要说明的是，如图11所示，所有的磁场单元都是单独控制的，即每个电磁感应棒20都与一条单独的线路连接，而所有的线路都连接到集成线路板由PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器)统一驱动，也就是说，所有的线路都连接到控制装置，该控制装置包括具有PLC的集成线路板，从而使得控制装置可以单独控制每个磁场单元。
需要说明的是，本发明实施例中的纳米机器人为磁性纳米机器人，其材质可以为金属铁、钴、镍及及其合金的纳米纳子或者铁氧体(四氧化三铁、三氧化二铁)等。该纳米机器人可以作为载药机器人，进行靶向治疗；也可以作为热疗时的加热介质；或者，该纳米机器人可以是带有尖锐的纳米机器人，进行手术切割。
本发明实施例中，可以根据用户输入的控制指令，对磁场单元、成像扫描装置11、磁场感应装置以及升降装置13进行控制。可选地，本发明实施例提供的控制系统还包括第一指令输入装置、第二指令输入装置、第三指令输入装置和第四指令输入装置，以对磁场单元矩阵、成像扫描装置11、磁场感应装置和升降装置13分别进行控制。
其中，第一指令输入装置用于接收用户输入的第一控制指令，控制装置用于根据第一控制指令控制对应的磁场单元的磁场大小和极向。也就是说，通过第一指令输入装置，可以精确控制每一个磁场单元的磁场极向和大小，原则上每一排相邻磁场单元的极向相反，有利于发挥磁场的组合磁力。其中磁场组合可根据海尔贝克组合原理。
第二指令输入装置用于接收用户输入的第二控制指令，以通过第二控制指令控制成像扫描装置的开启和关闭。也就是说，通过第二指令输入装置可以控制成像扫描装置11的开启和关闭等，成像扫描装置11的扫描数据可以传输到控制装置与第二指令输入装置上，以便控制装置根据扫描数据控制纳米机器人移动，以便第二指令输入装置将成像扫描装置11的扫描数据显示给用户。
第三指令输入装置用于接收用户输入的第三控制指令，以通过第三控制指令控制磁场感应装置的开启和关闭。也就是说，通过第三指令输入装置可以控制磁场感应装置的开启和关闭等，磁场感应装置的感应数据可以传输到控制装置与第三指令输入装置上，以便控制装置根据磁场数据对磁场单元的参数进行调整，如调整磁场单元的磁极向、关闭一个或多个磁场单元、增加(减少)一个或多个磁场元的电流，电压等，还便于第三指令输入装置将磁场感应装置的感应数据显示给用户；
第四指令输入装置用于接收用户输入的第四控制指令，以通过第四控制指令控制升降装置13的开启和关闭。当然，在其他实施例中，还可以通过第四控制指令控制第二承载平台12的高度和/或形状。并且，第二承载平台12的高度和/或形状数据也可以传输到第四指令输入装置上，以便控制装置根据高度和/或形状数据对磁场单元的参数进行调整。此外，第四指令输入装置还可以将第二承载平台12的高度和/或形状数据显示给用户。
可选地，本发明实施例中的第一指令输入装置、第二指令输入装置、第三指令输入装置和第四指令输入装置为触控显示屏。
需要说明的是，本发明实施例中可以通过控制装置根据待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标生成纳米机器人的运行轨迹，然后根据运行轨迹生成控制对应的磁场单元的控制指令，以使纳米机器人沿着运行轨迹向待测区域移动。当然，在本发明的其他实施例中，也可以根据用户输入的控制指令，控制纳米机器人的运行轨迹。
本发明所提供的纳米机器人的控制系统，通过成像扫描装置对待测对象进行扫描，获得待测对象内待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标，通过控制装置根据待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标，控制任一磁场单元的磁场大小和极向，以控制纳米机器人向待测区域精准移动，从而不仅为纳米机器人提供了纳米级运行轨迹，而且控制精准、操作简单，进而可以为靶向药投放以及热疗等提供精准位置，极大地减少了对周边组织的损伤。
本发明实施例还提供了一种纳米机器人的控制方法，如图12所示，包括：
S101：将具有纳米机器人的待测对象固定在第一承载台上；
S102：对待测对象进行扫描，获得待测对象内待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标；
S103：根据待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标，控制第二承载台上的任一磁场单元的磁场大小和极向，以控制纳米机器人向待测区域移动。
可选地，当本发明实施例提供的控制系统还包括升降装置时，本发明实施例提供的控制方法还包括：
根据所述待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标，对所述第二承载台的高度和/或形状进行调整。
可选地，当本发明实施例提供的控制系统还包括磁场感应装置时，本发明实施例提供的控制方法还包括：
获得第一承载台上的磁场强弱分布；
根据磁场强弱分布，对磁场单元的磁场大小和极向进行调整，对第二承载台的高度和/或形状进行调整。
本发明实施例中可以通过控制装置根据待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标生成纳米机器人的运行轨迹，然后根据运行轨迹生成控制对应的磁场单元的控制指令，以使纳米机器人沿着运行轨迹向待测区域移动。当然，在本发明的其他实施例中，也可以根据用户输入的控制指令，控制纳米机器人的运行轨迹。
也就是说，当本发明实施例提供的控制系统还包括第一指令输入装置时，本发明实施例提供的控制方法还包括：
接收用户输入的第一控制指令；
根据第一控制指令控制对应的磁场单元的磁场大小和极向。
下面对纳米机器人的移动过程进行举例说明，如图13所示，需要将图13中的纳米机器人移动至肿瘤区域。
首先，患者在进行手术前1小时注射了磁性纳米机器人在肿瘤区域附近，之后，向患者注射麻药，并将患者固定在第一承载台10上，通过第二指令输入装置控制成像扫描装置11启动，将肿瘤区域和纳米机器人的坐标等数据传输至控制装置，通过第三指令输入装置开启磁场感应装置进行检测，通过第一指令输入装置控制磁场单元矩阵通电，开启后的极向为统一磁场磁极向，电压、电流、功率一致，上面S、下面N，通过第四指令输入装置开启升降装置13，根据第三指令输入装置输出的磁场数据，确定第二承载台12的高度和形状。
通过第一指令输入装置关闭磁场单元矩阵，然后设置单数排第一个磁场单元为S，第二个磁场单元为N，相邻磁场单元之间S、N交错排列，双数与单数排是S、N交错排列，如图13所示。
然后只保留肿瘤区域的磁场，例如只保留图13中标号为1-20的位置的磁场单元，其余区域的磁场单元关闭。之后，关闭17、18号磁场单元，12号与13号磁场单元能引吸纳米机器人向前运动，速度为5nm/min，其中，增大12与13号磁场单元的电流或电压，即增大12与13号磁场单元的磁场，可以使纳米机器人的运动速度加快，改变12与13号磁场单元的磁场极向或增强12与13号磁场单元中任意一个的磁场，可以使纳米机器人发生转弯运行迹。
当纳米机器人到达12与13号磁场单元的中间区域时，可以采取同样的方法将纳米机器人推到7号与8号磁场单元的中间区域，以此类推，就可将纳米机器人推进至肿瘤区域了。
本发明所提供的纳米机器人的控制方法，通过成像扫描装置对待测对象进行扫描，获得待测对象内待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标，通过控制装置根据待测区域的坐标以及纳米机器人的坐标，控制任一磁场单元的磁场大小和极向，以控制纳米机器人向待测区域精准移动，从而不仅为纳米机器人提供了纳米级运行轨迹，而且控制精准、操作简单，进而可以为靶向药投放以及热疗等提供精准位置，极大地减少了对周边组织的损伤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (14)
1.一种纳米机器人的控制系统，其特征在于，包括：
第一承载台，用于承载具有纳米机器人的待测对象；
成像扫描装置，用于对所述待测对象进行扫描，获得所述待测对象内待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标；
第二承载台，所述第二承载台具有多个磁场单元和与所述多个磁场单元相连的控制装置，所述多个磁场单元在所述第二承载台上矩阵排列；
所述第二承载台位于所述第一承载台的一侧，且在垂直于所述第一承载台所在平面的方向上，所述第二承载台的投影覆盖所述第一承载台的投影，以使所述多个磁场单元产生的磁场覆盖所述第一承载台；
所述控制装置用于根据所述待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标，控制任一所述磁场单元的磁场大小和极向，以控制所述纳米机器人向所述待测区域移动。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第二承载台为柔性平台；
所述控制系统还包括升降装置；所述升降装置用于调整所述第二承载台的高度以及所述第二承载台的形状。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述升降装置包括支柱和固定台；
所述支柱用于支撑固定所述固定台，所述固定台位于所述第二承载台的一侧，且在垂直于所述固定台的方向上，所述固定台的投影覆盖所述第二承载台的投影；
所述固定台与所述第二承载台之间具有多个升降器和驱动所述升降器的驱动电路；所述控制装置还用于通过所述驱动电路控制所述多个升降器的长度，以控制所述第二承载台的高度和/或所述第二承载台的形状。
4.根据权利要求2或3所述的控制系统，其特征在于，还包括磁场感应装置；所述磁场感应装置包括多个感应探头，所述多个感应探头位于所述第一承载台上，且所述多个感应探头在所述第一承载台上矩阵排列；
所述多个感应探头用于获得所述第一承载台上的磁场强弱分布；
所述控制装置还用于根据所述磁场强弱分布，对任一所述磁场单元的磁场大小和极向进行调整，对所述第二承载台的高度和/或形状进行调整。
5.根据权利要求2或3所述的控制系统，其特征在于，所述成像扫描装置为CT扫描仪；
所述控制装置还用于根据所述CT扫描仪得到的所述待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标，对所述第二承载台的高度和/或形状进行调整。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述磁场单元包括电磁感应棒和与所述电磁感应棒相连的开关，所述开关用于控制所述电磁感应棒的通断电。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述电磁感应棒包括线棒和缠绕所述线棒的线圈，所述线棒嵌在所述第二承载台的环形槽内，所述线棒部分贯穿所述第二承载台，且所述线棒可在所述环形槽内转动，以通过改变所述线棒与所述第二承载台所在平台的夹角，改变所述电磁感应棒产生的磁场的走向。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，相邻两个所述线棒的间距范围为5nm～100nm；
所述线棒的直径在10nm～1000nm范围内；
所述线棒贯穿所述第二承载台的长度范围为10nm～10000nm。
9.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，还包括位于所述第二承载台上的保护罩，所述保护罩与所述第二承载台形成保护所述电磁感应棒的容纳空间。
10.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，还包括第一指令输入装置、第二指令输入装置、第三指令输入装置和第四指令输入装置；
所述第一指令输入装置用于接收用户输入的第一控制指令；
所述控制装置用于根据所述第一控制指令控制对应的所述磁场单元的磁场大小和极向；
所述第二指令输入装置用于接收用户输入的第二控制指令，以通过所述第二控制指令控制所述成像扫描装置的开启和关闭；
所述第三指令输入装置用于接收用户输入的第三控制指令，以通过所述第三控制指令控制所述磁场感应装置的开启和关闭；
所述第四指令输入装置用于接收用户输入的第四控制指令，以通过所述第四控制指令控制所述升降装置的开启和关闭。
11.一种纳米机器人的控制方法，其特征在于，包括：
将具有纳米机器人的待测对象固定在第一承载台上；
对所述待测对象进行扫描，获得所述待测对象内待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标；
根据所述待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标，控制第二承载台上的任一磁场单元的磁场大小和极向，以控制所述纳米机器人向所述待测区域移动。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：
获得所述第一承载台上的磁场强弱分布；
根据所述磁场强弱分布，对所述磁场单元的磁场大小和极向进行调整，对所述第二承载台的高度和/或形状进行调整。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：
根据所述待测区域的坐标以及所述纳米机器人的坐标，对所述第二承载台的高度和/或形状进行调整。
14.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：
接收用户输入的第一控制指令；
根据所述第一控制指令控制对应的所述磁场单元的磁场大小和极向。
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