CN112438805A - 磁疗体纳米机器人控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁疗体纳米机器人控制系统，该磁疗体纳米机器人控制系统主要包括加热极板控制器、CT扫描仪、温度检测器、磁疗体机器手、手术台和工作平台，是一种全新结构的磁疗体纳米控制系统通过其部件之间相互配合能够准确的靶向治疗，药性随温度升高药效增强，磁疗体纳米机器人在体内分布更加均匀。

Description

磁疗体纳米机器人控制系统

技术领域

本发明涉及磁感应热疗技术领域，更具体地说，涉及磁疗体纳米机器人控制系统。

背景技术

目前用于磁感应热疗的磁介质按照尺寸大小分为三类：其一，毫米级；其二，微米级；其三，纳米级磁流体。因为物理特性不同，它们的产热机制不尽相同。

毫米级磁介质产热的主要机制是涡流效应，可以利用居里点效应，实现温度的自动控制。

微米级磁介质的涡流损耗较少，磁滞效应成为主要的产热因素，其仍然具有居里点的特性，可以应用这一机制进行温度的控制。

纳米级磁流体的涡流和磁滞效应都很弱，产热机制是磁性颗粒的奈尔松弛，因没有居里点要通过控制磁场强度、频率和热介质的参数，间接实现对温度的控制。纳米磁流体由于加热元件的巨大数量及表面积使其具有极强的能力吸收能力。纳米级铁磁粒子粒径小，注入瘤内后容易分散可实现有效温度的组织间沉积，从而使瘤内温度分布均匀，以确保有效的把向加热而不损伤邻近正常组织。

但是，目前的磁疗体纳米机器人控制系统无法满足实际需求，其操作精度较差且存在局限性。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种磁疗体纳米机器人控制系统，技术方案如下：

一种磁疗体纳米机器人控制系统，所述磁疗体纳米机器人控制系统包括：加热极板控制器、CT扫描仪、温度检测器、磁疗体机器手、手术台和工作平台；

其中，所述手术台用于承载待治疗患者；所述加热极板控制器、所述CT扫描仪、所述温度检测器和所述磁疗体机器手均固定在所述工作平台上；

所述CT扫描仪用于确定所述待治疗患者的待治疗区域，并生成参数信息；

所述磁疗体机器手用于依据所述参数信息将磁疗体纳米机器人移动至所述待治疗区域，所述磁疗体纳米机器人用于承载治疗药物；

所述加热极板控制器用于依据所述参数信息对所述待治疗区域进行加热处理；

所述温度检测器用于对所述待治疗区域的温度进行温度预警。

优选的，所述CT扫描仪用于确定所述待治疗患者的待治疗区域，并生成参数信息，包括：

以所述手术台的中心为原点建立三维坐标系；

所述CT扫描仪通过扫描所述待治疗患者的待治疗区域，形成成像坐标值，即所述参数信息。

优选的，所述磁疗体机器手包括：

固定底座，所述固定底座与所述工作平台连接；

与所述固定底座连接的活动组件；

其中，所述活动组件包括与所述固定底座连接的旋转臂，所述旋转臂用于在所述工作平台和所述手术台之间的空间内360度摆动；

与所述旋转臂连接的收缩臂；

与所述收缩臂连接的弯折臂；

与所述弯折臂连接的磁场组件；

其中，所述磁疗体机器手通过调整所述磁场组件的磁力大小与方向，改变所述活动组件为空间姿态，进而控制磁疗体纳米机器人的运动轨迹。

优选的，所述磁场组件包括：正向线圈和反向线圈；其中，所述正向线圈和所述反向线圈以实现不同极性的磁场。

优选的，所述活动组件的运动速度为1nm/s-100nm/s，包括端点值。

优选的，所述加热极板控制器包括：射频电压装置、上极板和下极板；

所述射频电压装置用于在所述上极板和所述下极板上施加射频电压，以使所述上极板和所述下极板之间产生磁场；

位于所述待治疗区域中的磁疗体纳米机器人吸收磁场并将此转化为热能，以对所述待治疗区域进行加热处理。

优选的，所述温度检测器为荧光式光纤温度计。

优选的，所述磁疗体纳米机器人控制系统还包括：操控显示面板；

所述操控显示面板通过控制器向所述加热极板控制器、所述CT扫描仪、所述温度检测器和所述磁疗体机器手发送相应的控制指令，以改变所述加热极板控制器、所述CT扫描仪、所述温度检测器和所述磁疗体机器手的工作状态，且还用于接收所述加热极板控制器、所述CT扫描仪、所述温度检测器和所述磁疗体机器手的工作参数。

优选的，所述控制器为可编程逻辑控制器。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

该磁疗体纳米机器人控制系统主要包括加热极板控制器、CT扫描仪、温度检测器、磁疗体机器手、手术台和工作平台，是一种全新结构的磁疗体纳米控制系统通过其部件之间相互配合能够准确的靶向治疗，药性随温度升高药效增强，磁疗体纳米机器人在体内分布更加均匀。

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一种磁疗体纳米机器人控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种手术台和工作平台位置关系的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种磁疗体机器手的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种加热极板控制器的结构示意图。

具体实施方式

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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的一种磁疗体纳米机器人控制系统的结构示意图，所述磁疗体纳米机器人控制系统包括：加热极板控制器11、CT扫描仪12、温度检测器13、磁疗体机器手14、手术台15和工作平台16；

其中，所述手术台15用于承载待治疗患者；所述加热极板控制器11、所述CT扫描仪12、所述温度检测器13和所述磁疗体机器手14均固定在所述工作平台16上；

所述CT扫描仪12用于确定所述待治疗患者的待治疗区域18，并生成参数信息；

所述磁疗体机器手14用于依据所述参数信息将磁疗体纳米机器人17移动至所述待治疗区域18，所述磁疗体纳米机器人17用于承载治疗药物；

所述加热极板控制器11用于依据所述参数信息对所述待治疗区域18进行加热处理；

所述温度检测器13用于对所述待治疗区域18的温度进行温度预警。

在该实施例中，该磁疗体纳米机器人控制系统主要包括加热极板控制器、CT扫描仪、温度检测器、磁疗体机器手、手术台和工作平台，是一种全新结构的磁疗体纳米控制系统通过其部件之间相互配合能够准确的靶向治疗，药性随温度升高药效增强，磁疗体纳米机器人在体内分布更加均匀。

进一步的，如图1所示，所述CT扫描仪用于确定所述待治疗患者的待治疗区域，并生成参数信息，包括：

以所述手术台15的中心为原点建立三维坐标系；

所述CT扫描仪12通过扫描所述待治疗患者的待治疗区域18，形成成像坐标值，即所述参数信息。

在该实施例中，所述手术台的中心坐标X、Y、Z分别为0、0、0，配合所述CT扫描仪12可以精确的定位所述待治疗患者的待治疗区域18。

并且，所述手术台可以左右前后移动，方便待治疗患者进入。

其中，参考图2，图2为本发明实施例提供的一种手术台和工作平台位置关系的结构示意图，所述工作平台16位于所述手术台15的上方，主要用于固定所述加热极板控制器11、所述CT扫描仪12、所述温度检测器13和所述磁疗体机器手14。

进一步的，所述CT扫描仪12固定在所述工作平台16上方，其扫描探头在所述手术台15和所述工作平台16之间工作，通过扫描带治疗患者确定待治疗区域18，形成成像坐标值；根据所述成像坐标值注射磁疗体纳米机器人17；再次进行扫描，磁疗体机器手14将磁疗体纳米机器人17运送至待治疗区域18的深部。

进一步的，参考图3，图3为本发明实施例提供的一种磁疗体机器手的结构示意图，所述磁疗体机器手14包括：

固定底座31，所述固定底座31与所述工作平台16连接；

与所述固定底座31连接的活动组件；

其中，所述活动组件包括与所述固定底座31连接的旋转臂32，所述旋转臂32用于在所述工作平台16和所述手术台15之间的空间内360度摆动；

与所述旋转臂32连接的收缩臂33；

与所述收缩臂33连接的弯折臂34；

与所述弯折臂34连接的磁场组件35；

其中，所述磁疗体机器手14通过调整所述磁场组件35的磁力大小与方向，改变所述活动组件为空间姿态，进而控制磁疗体纳米机器人的运动轨迹。

在该实施例中，通过所述旋转臂32、所述收缩臂33和所述弯折臂34可以使所述活动组件在工作平台范围内任意延伸和收缩，提高其应用灵活性。

进一步的，所述磁场组件35包括：正向线圈和反向线圈；其中，所述正向线圈和所述反向线圈以实现不同极性的磁场。

进一步的，所述活动组件的运动速度为1nm/s-100nm/s，包括端点值。

在该实施例中，例如所述活动组件的运动速度为20nm/s或50nm/s或69nm/s。

进一步的，参考图4，图4为本发明实施例提供的一种加热极板控制器的结构示意图，所述加热极板控制器11包括：射频电压装置RF、上极板41和下极板42；

所述射频电压装置RF用于在所述上极板41和所述下极板42上施加射频电压，以使所述上极板41和所述下极板42之间产生磁场；

位于所述待治疗区域18中的磁疗体纳米机器人17吸收磁场并将此转化为热能，以对所述待治疗区域进行加热处理。

在该实施例中，根据上述获得的所述成像坐标值，所述待治疗区域18中的磁疗体纳米机器人17置于所述上极板41和所述下极板42之间，且不与肌体接触，通过所述射频电压装置RF在所述上极板41和所述下极板42上施加射频电压，以使所述上极板41和所述下极板42之间产生磁场，进行热疗时，位于所述待治疗区域18中的磁疗体纳米机器人17吸收磁场并将此转化为热能，从而温度升高。

加热区域为极板的中心柱状区域，因为磁场强度比较均匀，进而中心区域加热相对均匀。

纳米磁疗体作为一种金属氧化物，可以增强射频加热效果，靶组织内加入纳米颗粒后，射频会在顺着靶组织的方向形成复杂的热坏死区域。纳米磁疗体和射频技术相结合，在低功率下能实现良好升温，增强其加热强度和加热方向，加大了靶组织与周围组织的温差，保护了周围正常组织，从而实现在低功率射频电场下的靶向适形热疗的目的。

由于射频频率越低，穿透力越强，因此，大于100MHz以上频率，不适合做热治疗，而小于1MHz以下频率对人体刺激感较强，也不适用。进而一般采用8MHz以上射频频段，优选为13.56MHz或27.12MHz或40.68MHz，功率范围为0W-800W。

需要说明的是，所述上极板和所述下极板分别由两个机械臂固定，不工作时隐藏在所述手术台下方，启动时根据所述成像坐标值调整合适的位置进行射频调压加热。

可选的，所述上极板41和所述下极板42的尺寸相等，其为直接200mm的圆盘，所述上极板41和所述下极板42之间的间距可在3mm-250mm之间进行调整，从而可以输出不同的功率和电压。

其加热原理为：磁疗体纳米机器人在交变磁场作用下吸收电磁波能量，发生振动运动，磁性纳米粒子因磁滞损耗而发热，由于热传递纳米粒子积聚的肿瘤组织也会发热。肿瘤组织中血管扭曲扩张、血液阻力大、血管感受器不健全，对温度敏感性差，在高温作用下散热因难，热量易聚集，升温快，形成巨大的储热库，可与正常组织有5-10度的温差。如果使肿瘤组织温度达到43度，则肿瘤细胞过热而凋亡。

进一步的，所述温度检测器包括但不限定为荧光式光纤温度计。

在该实施例中，依据所述成像坐标值将所述荧光式光纤温度计的感温探头固定在所述待治疗区域上，且与所述磁疗体纳米机器人接触。

在加热过程中，感温探头受激发产生激发荧光，导光线将激发光传输至接收器的光电转换器，最终将激发光信号解调为电信号，最终实现数字输出。通过设置温度上限和温度下限，出现温度报警时，所述射频电压装置的射频电压进行自动调整。

其感温原理为：感温探头采用有温敏特性的荧光材料，荧光物质在受到一定波长的光激励后，受激辐射出荧光能量，通过测量荧光寿命的长短，就可以得知荧光材料所在位置的温度，且该温度检测精度很高。

进一步的，如图1所示，所述磁疗体纳米机器人控制系统还包括：操控显示面板19；

所述操控显示面板19通过控制器20向所述加热极板控制器11、所述CT扫描仪12、所述温度检测器13和所述磁疗体机器手14发送相应的控制指令，以改变所述加热极板控制器11、所述CT扫描仪12、所述温度检测器13和所述磁疗体机器手14的工作状态，且还用于接收所述加热极板控制器11、所述CT扫描仪12、所述温度检测器13和所述磁疗体机器手14的工作参数。

在该实施例中，所述操控显示面板19与所述控制器20相连，所述控制器20分别与所述加热极板控制器11、所述CT扫描仪12、所述温度检测器13和所述磁疗体机器手14相连，进行信息通信，进而实现精准操作和智能操作。

可选的，所述控制器20包括但不限定为可编程逻辑控制器。

需要说明的是，所述磁疗体纳米机器人控制系统还包括电压控制器21和电源22等部件，用于使所述磁疗体纳米控制系统可以正常稳定的工作。

以上对本发明所提供的一种磁疗体纳米机器人控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。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。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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 (9)

1.一种磁疗体纳米机器人控制系统，其特征在于，所述磁疗体纳米机器人控制系统包括：加热极板控制器、CT扫描仪、温度检测器、磁疗体机器手、手术台和工作平台；

其中，所述手术台用于承载待治疗患者；所述加热极板控制器、所述CT扫描仪、所述温度检测器和所述磁疗体机器手均固定在所述工作平台上；

所述CT扫描仪用于确定所述待治疗患者的待治疗区域，并生成参数信息；

所述磁疗体机器手用于依据所述参数信息将磁疗体纳米机器人移动至所述待治疗区域，所述磁疗体纳米机器人用于承载治疗药物；

所述加热极板控制器用于依据所述参数信息对所述待治疗区域进行加热处理；

所述温度检测器用于对所述待治疗区域的温度进行温度预警。

2.根据权利要求1所述的磁疗体纳米机器人控制系统，其特征在于，所述CT扫描仪用于确定所述待治疗患者的待治疗区域，并生成参数信息，包括：

以所述手术台的中心为原点建立三维坐标系；

所述CT扫描仪通过扫描所述待治疗患者的待治疗区域，形成成像坐标值，即所述参数信息。

3.根据权利要求1所述的磁疗体纳米机器人控制系统，其特征在于，所述磁疗体机器手包括：

固定底座，所述固定底座与所述工作平台连接；

与所述固定底座连接的活动组件；

其中，所述活动组件包括与所述固定底座连接的旋转臂，所述旋转臂用于在所述工作平台和所述手术台之间的空间内360度摆动；

与所述旋转臂连接的收缩臂；

与所述收缩臂连接的弯折臂；

与所述弯折臂连接的磁场组件；

其中，所述磁疗体机器手通过调整所述磁场组件的磁力大小与方向，改变所述活动组件为空间姿态，进而控制磁疗体纳米机器人的运动轨迹。

4.根据权利要求3所述的磁疗体纳米机器人控制系统，其特征在于，所述磁场组件包括：正向线圈和反向线圈；其中，所述正向线圈和所述反向线圈以实现不同极性的磁场。

5.根据权利要求3所述的磁疗体纳米机器人控制系统，其特征在于，所述活动组件的运动速度为1nm/s-100nm/s，包括端点值。

6.根据权利要求1所述的磁疗体纳米机器人控制系统，其特征在于，所述加热极板控制器包括：射频电压装置、上极板和下极板；

所述射频电压装置用于在所述上极板和所述下极板上施加射频电压，以使所述上极板和所述下极板之间产生磁场；

位于所述待治疗区域中的磁疗体纳米机器人吸收磁场并将此转化为热能，以对所述待治疗区域进行加热处理。

7.根据权利要求1所述的磁疗体纳米机器人控制系统，其特征在于，所述温度检测器为荧光式光纤温度计。

8.根据权利要求1所述的磁疗体纳米机器人控制系统，其特征在于，所述磁疗体纳米控制系统还包括：操控显示面板；

所述操控显示面板通过控制器向所述加热极板控制器、所述CT扫描仪、所述温度检测器和所述磁疗体机器手发送相应的控制指令，以改变所述加热极板控制器、所述CT扫描仪、所述温度检测器和所述磁疗体机器手的工作状态，且还用于接收所述加热极板控制器、所述CT扫描仪、所述温度检测器和所述磁疗体机器手的工作参数。

9.根据权利要求8所述的磁疗体纳米机器人控制系统，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器。

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