WO2023207384A1 - 一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to the technical field of magnetic therapy, and in particular to a multi-modal magnetic therapy device that combines permanent magnets and electromagnetism.
  • Magnetic therapy aims to mechanically stimulate cells through the force or torque generated by magnetic materials under a magnetic field to regulate their physiological activities and thereby achieve the purpose of treating diseases. Because magnetism has the advantages of remote controllability, high spatiotemporal resolution and specificity, it has been used in the treatment of tumors, brain diseases, bone-related diseases, etc.
  • the magnetic field provides an energy source for magnetism.
  • the magnetic material can produce different forms of motion such as translation and torsion, thereby producing different modes of action on cells.
  • magnetic fields used in magnetic therapy: permanent magnetic fields and electromagnetic fields.
  • permanent magnetic fields used in magnetic therapy: square wave electromagnetic fields to act on the materials to stimulate the hair cells and regulate their activity (ACS Nano 2014, 8, 6590-6598); Cheng’s research group has done a lot of research on using rotating permanent magnetic fields to treat tumors (Adv. Sci. 2020, 7, 1902933; Theranostics 2017, 7(6), 1735-1748).
  • the purpose of the present invention is to overcome the above-mentioned shortcomings of the prior art and provide a multi-modal magnetic therapy device that combines permanent magnets and electromagnetism and can realize multi-modal magnetic therapy.
  • a multi-modal magnetic therapy device that combines permanent magnets and electromagnetism.
  • the magnetic therapy device includes a base, a sample stage, an electromagnetic mechanism, a permanent magnet mechanism, a permanent magnet mechanism motion drive mechanism, a sample stage lifting drive mechanism, and Control System;
  • the magnetic therapy equipment is provided with a refrigerant cooling component, which is connected to the control system; the refrigerant cooling component is installed on the base and is used to cool down the electromagnetic operation process.
  • the electromagnetic mechanism is specifically an electromagnetic coil; the electromagnetic coil is arranged around the sample stage.
  • the electromagnetic coil is an ordinary coil or a superconducting coil.
  • the motion driving mechanism of the permanent magnet mechanism includes a magnet fixing member, a permanent magnet rotation driving module and a permanent magnet lifting driving module; the permanent magnet lifting driving module is fixed on the base; the permanent magnet lifting driving module The output shaft is connected to the permanent magnet rotation drive module; a magnet fixture is provided on the output shaft of the permanent magnet rotation drive module; and the permanent magnet mechanism is fixed on the magnet fixture.
  • the permanent magnet rotation drive module and the permanent magnet lifting drive module are both motors.
  • the permanent magnet movement forms include jump, rotation, flipping and gyroscopic movement.
  • the present invention has the following beneficial effects:
  • the multi-modal magnetic therapy equipment in the present invention can apply rotating permanent magnets and alternating electromagnetics to magnetic substances simultaneously or separately. It combines the advantages of high permanent magnetic field strength and diversified electromagnetic modes to achieve The sample is subjected to a variety of magnetic stimulation including jumping, rotating, flipping, and gyroscopic stimulation to achieve multi-modal magnetic therapy.
  • Figure 1 is a schematic structural diagram of the multi-modal magnetic therapy equipment in the present invention.
  • Figure 2 is a schematic diagram of the rotational movement mode of the magnetic material in the embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a schematic diagram of the jumping movement mode of the magnetic material in the embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram of the gyroscopic movement mode of the magnetic material in the embodiment of the present invention.
  • a multi-modal magnetic therapy device that combines permanent magnets and electromagnetism. Its structure is shown in Figure 1, including a base 1, a sample stage 4, an electromagnetic mechanism, a permanent magnet mechanism 6, a permanent magnet mechanism motion drive mechanism, and a sample stage lifting drive. Mechanism 3 and control system 10.
  • the sample stage 4, the electromagnetic mechanism and the permanent magnet mechanism 6 are respectively installed on the base 1.
  • the electromagnetic mechanism and the permanent magnet mechanism 6 are respectively connected to the control system 10.
  • the permanent magnet mechanism 6 is installed on the base 1 through the permanent magnet mechanism movement drive mechanism.
  • the sample stage lift driving mechanism 3 is installed on the base 1.
  • the magnetic fields of the electromagnetic mechanism and the permanent magnet mechanism 6 act on the sample stage 4 respectively, applying rotating permanent magnets and alternating electromagnetics to the sample.
  • This embodiment will cause the magnetic material to perform transformational rotation and apply multi-modal magnetic force to cells or tissues.
  • the specific operation method is as follows:

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Abstract

本发明涉及一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，包括底座、样品台、电磁机构、永磁机构、永磁机构运动驱动机构、样品台升降驱动机构以及控制系统；所述的样品台、电磁机构和永磁机构分别安装在底座上；所述的电磁机构和永磁机构分别与控制系统相连；所述的永磁机构通过永磁机构运动驱动机构安装在底座；所述的样品台通过样品台升降驱动机构安装在底座上；所述的电磁机构和永磁机构的磁场分别作用在样品台处，对样品施加旋转永磁与交变电磁。与现有技术相比，本发明具有实现多模态磁力治疗等优点。

Description

一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备 技术领域
本发明涉及磁力治疗技术领域，尤其是涉及一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备。
背景技术
磁力治疗旨在通过磁性材料在磁场下产生的力或力矩对细胞产生机械刺激，以调控其生理活动，进而达到治疗疾病的目的。由于磁力具有远程可控、高时空分辨率及特异性等优势，目前已应用于肿瘤、脑部疾病、骨相关疾病等的治疗研究中。
在磁力治疗中，磁场为磁力提供能量来源，根据不同的磁场类型可使磁性材料产生平移、扭转等不同的运动形式，从而对细胞产生不同的作用方式。磁力治疗中使用的磁场包括两类：永磁场与电磁场，例如：Cheon等人将磁性材料靶向至内耳毛细胞后，使用方波电磁场作用于材料从而对毛细胞产生刺激，调控其活性(ACS Nano 2014,8,6590-6598)；成课题组在使用旋转永磁场治疗肿瘤方面做了大量研究(Adv.Sci.2020,7,1902933；Theranostics 2017,7(6),1735-1748)。
现有磁力研究中或使用电磁场，或使用永磁场，治疗模式较为单一，结合永磁与电磁的多模态磁力治疗鲜有报导。然而不同疾病的治疗所需的磁力条件不同，对于复杂难治的疾病更是需要联合不同形式的磁力进行治疗。因此，为了满足不同疾病模型的治疗，为提高治疗效果与效率，亟需一种多模态磁力治疗设备。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够实现多模态磁力治疗的结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，所述的磁力治疗设备包括底座、样品台、电磁机构、永磁机构、永磁机构运动驱动机构、样品台升降驱动机构以及 控制系统；
所述的样品台、电磁机构和永磁机构分别安装在底座上；所述的电磁机构和永磁机构分别与控制系统相连；所述的永磁机构通过永磁机构运动驱动机构安装在底座；所述的样品台通过样品台升降驱动机构安装在底座上；所述的电磁机构和永磁机构的磁场分别作用在样品台处，对样品施加旋转永磁与交变电磁。
优选地，所述的磁力治疗设备设有冷媒降温组件，该组件接入控制系统；所述的冷媒降温组件安装在底座上，用于电磁运行过程的降温。
更加优选地，所述的冷媒降温组件具体为水冷组件或液氦降温组件。
优选地，所述的电磁机构具体为电磁线圈；所述的电磁线圈围绕样品台设置。
更加优选地，所述的电磁线圈为普通线圈或超导线圈。
更加优选地，所述的永磁机构由单块或多块永磁体组成。
优选地，所述的永磁机构运动驱动机构包括磁体固定件、永磁体旋转驱动模块和永磁体升降驱动模块；所述的永磁体升降驱动模块固定底座上；所述的永磁体升降驱动模块的输出轴与永磁体旋转驱动模块相连；所述的永磁体旋转驱动模块的输出轴上设置磁体固定件；所述的永磁机构固定在磁体固定件上。
更加优选地，所述的永磁体旋转驱动模块和永磁体升降驱动模块均为电机。
优选地，所述的控制系统用于控制永磁机构运动驱动机构和样品台升降驱动机构运动以及电磁输出，具体包括：永磁运动形式、电磁波频率、电流大小和电流方向。
更加优选地，所述的永磁运动形式包括跳转、旋转、翻转和陀螺形。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
实现多模态磁力治疗：本发明中的多模态磁力治疗设备可同时或分别对磁性物质施加旋转永磁与交变电磁，结合了永磁场强高与电磁模式多样化的优势，可实现对样品施加包括跳转、旋转、翻转、陀螺式在内的多种磁力刺激，实现多模态磁力治疗。
附图说明
图1为本发明中多模态磁力治疗设备的结构示意图；
图2为本发明实施例中磁性材料旋转式运动方式示意图；
图3为本发明实施例中磁性材料跳转式运动方式示意图；
图4为本发明实施例中磁性材料陀螺形运动方式示意图。
图中标号所示：
1、底座，2、冷媒降温组件，3、样品台升降驱动机构，4、样品台，5、电磁线圈，6、永磁机构，7、磁体固定件，8、永磁体旋转驱动模块，9、永磁体升降驱动模块，10、控制系统，11、磁性材料，12、磁化方向。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
实施例1
一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，其结构如图1所示，包括底座1、样品台4、电磁机构、永磁机构6、永磁机构运动驱动机构、样品台升降驱动机构3以及控制系统10。样品台4、电磁机构和永磁机构6分别安装在底座1上，电磁机构和永磁机构6分别与控制系统10相连，永磁机构6通过永磁机构运动驱动机构安装在底座1，样品台4通过样品台升降驱动机构3安装在底座1上，电磁机构和永磁机构6的磁场分别作用在样品台4处，对样品施加旋转永磁与交变电磁。
磁力治疗设备设有冷媒降温组件2，该组件接入控制系统，冷媒降温组件2安装在底座1上，用于电磁运行过程的降温。
冷媒降温组件2具体为水冷组件或液氦降温组件。
电磁机构具体为电磁线圈5，电磁线圈5围绕样品台4设置。
电磁线圈5为普通线圈或超导线圈。
永磁机构6由单块或多块永磁体组成。
永磁机构运动驱动机构包括磁体固定件7、永磁体旋转驱动模块8和永磁体升降驱动模块9，永磁体升降驱动模块9固定底座1上，永磁体升降驱动模块9的输出轴与永磁体旋转驱动模块8相连，永磁体旋转驱动模块8的输出轴上设置磁体固定件7，永磁机构6固定在磁体固定件7上。
永磁体旋转驱动模块8和永磁体升降驱动模块9均为电机。
控制系统10用于控制永磁机构运动驱动机构和样品台升降驱动机构3运动以 及电磁输出，具体包括：永磁运动形式、电磁波频率、电流大小和电流方向。
本实施例中的永磁运动形式包括跳转、旋转、翻转和陀螺形。
图2至图4为磁性材料11的不同运动形式，磁性材料11和磁化方向12由图所示。
实施例2
本实施例将使磁性材料按图2所示的旋转模式进行运动，该模式可对细胞或组织施加水平击打力，具体操作方法如下：
1)使用图1所示多模态磁力治疗设备，将样品台调节至与永磁体较近的位置；
2)将磁性材料放置在永磁体上方样品台中央位置；
3)开启永磁体水平旋转，此时材料所处位置磁力线在水平面内旋转，磁性材料受磁场的影响也在水平面内旋转，磁性材料的运动方式为图2所示的旋转模式，该模式可对细胞或组织施加水平击打，通过调节永磁体旋转频率可调节击打频率。
实施例3
本实施例将使磁性材料按图3所示的跳转模式进行运动，该模式可对细胞或组织施加锤鼓式击打，具体操作方法如下：
1)使用图1所示多模态磁力治疗设备，将样品台调节至线圈中央，永磁体调节至最低位置；
2)将磁性材料放置在样品台中央；
3)在线圈中输入大小不变方向变化的电流，此时材料所处位置磁力线在竖直方向上不停变化，磁性材料为响应外界磁场变化，也将在竖直方向上跳转，此时，磁性材料的运动方式为图2所示的旋转模式，该模式可对细胞或组织施加锤鼓式击打，通过调节电流变化频率可调节击打频率，通过调节电流大小可调节击打力的大小。
实施例4
本实施例将使磁性材料按图4所示的陀螺式进行运动，该模式可对细胞或组织施加三维搅拌力，具体操作方法如下：
1)使用图1所示多模态磁力治疗设备，将样品台与永磁体均调节至线圈中央；
2)将磁性材料放置在样品台中央；
3)打开永磁体旋转按钮，并在线圈中输入恒定电流，此时材料所处位置磁力线与水平面呈一定角度，并在三维方向上不断变化，磁性材料为响应外界磁场变化， 将在三维方向上进行如图4所示的陀螺式旋转，该模式可对细胞或组织施加三维搅拌力，通过调节电流大小可以调节磁性材料陀螺式旋转的角度和强度，通过调节永磁旋转频率可以调节搅拌力的频率。
实施例5：
本实施例将使磁性材料进行变换式旋转，对细胞或组织施加多模态磁力，具体操作方法如下：
1)使用图1所示多模态磁力治疗设备，将样品台与永磁体均调节至线圈中央；
2)将磁性材料放置在样品台中央；
3)控制永磁旋转与线圈电流的输入时间，使磁性材料在图2所示的水平旋转模式与图4所示的陀螺式旋转模式之间变换。从而对组织或细胞施加多模态磁力，加强作用效果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

  1. 一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，其特征在于，所述的磁力治疗设备包括底座(1)、样品台(4)、电磁机构、永磁机构(6)、永磁机构运动驱动机构、样品台升降驱动机构(3)以及控制系统(10)；
    所述的样品台(4)、电磁机构和永磁机构(6)分别安装在底座(1)上；所述的电磁机构和永磁机构(6)分别与控制系统(10)相连；所述的永磁机构(6)通过永磁机构运动驱动机构安装在底座(1)；所述的样品台(4)通过样品台升降驱动机构(3)安装在底座(1)上；所述的电磁机构和永磁机构(6)的磁场作用在样品台(4)处，对样品施加旋转永磁与交变电磁。
  2. 根据权利要求1所述的一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，其特征在于，所述的磁力治疗设备设有冷媒降温组件(2)，该组件接入控制系统；所述的冷媒降温组件(2)安装在底座(1)上，用于电磁运行过程的降温。
  3. 根据权利要求2所述的一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，其特征在于，所述的冷媒降温组件(2)具体为水冷组件或液氦降温组件。
  4. 根据权利要求1所述的一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，其特征在于，所述的电磁机构具体为电磁线圈(5)；所述的电磁线圈(5)围绕样品台(4)设置。
  5. 根据权利要求4所述的一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，其特征在于，所述的电磁线圈(5)为普通线圈或超导线圈。
  6. 根据权利要求1所述的一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，其特征在于，所述的永磁机构(6)由单块或多块永磁体组成。
  7. 根据权利要求1所述的一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，其特征在于，所述的永磁机构运动驱动机构包括磁体固定件(7)、永磁体旋转驱动模块(8)和永磁体升降驱动模块(9)；所述的永磁体升降驱动模块(9)固定底座(1)上；所述的永磁体升降驱动模块(9)的输出轴与永磁体旋转驱动模块(8)相连；所述的永磁体旋转驱动模块(8)的输出轴上设置磁体固定件(7)；所述的永磁机构(6)固定在磁体固定件(7)上。
  8. 根据权利要求7所述的一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，其特 征在于，所述的永磁体旋转驱动模块(8)和永磁体升降驱动模块(9)均为电机。
  9. 根据权利要求1所述的一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，其特征在于，所述的控制系统(10)用于控制永磁机构运动驱动机构和样品台升降驱动机构(3)运动以及电磁输出，具体包括：永磁运动形式、电磁波频率、电流大小和电流方向。
  10. 根据权利要求9所述的一种结合永磁与电磁的多模态磁力治疗设备，其特征在于，所述的电磁机构和永磁机构(6)对样品施加旋转永磁与交变电磁，使磁性材料产生包括跳转、旋转和翻转在内的运动，从而实现多模态磁力治疗。
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