一种磁纳米颗粒的调控聚焦装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种磁纳米颗粒的调控聚焦装置，设有磁场系统，该磁场系统包括至少两个线圈对，线圈对包括两组极化线圈组和两个推动线圈，极化线圈组包括两个子线圈，两个子线圈平行正对设置，且绕向相同，同一组的两个子线圈之间形成单向极化区，同一对的两个极化线圈组的子线圈之间相互平行，导线绕向相反，同一对的两个单向极化区互有交叉，形成双向极化区；两个推动线圈的中心线共线，并与线圈环垂直，分别位于对应的双向极化区的两侧；不同对的线圈对的双向极化区互有交叉，以形成磁调控区。采用本发明专利技术的有益效果是，依次对各个方向上的极化线圈组和推动线圈通电，逐渐推动磁颗粒从相应的方向向磁调控区中心运动，高度可控地实现磁颗粒的聚集。

A Controlled Focusing Device for Magnetic Nanoparticles

【技术实现步骤摘要】
一种磁纳米颗粒的调控聚焦装置
本专利技术涉及磁性颗粒材料的控制领域，具体涉及一种磁纳米颗粒的调控聚焦装置。
技术介绍
磁性颗粒尤其是纳米磁颗粒是近年来发展迅速且极具应用价值的新型材料，在现代科学的众多领域如生物医药、磁流体、催化作用、核磁共振成像、数据储存和环境保护等得到越来越广泛的应用。纳米磁颗粒一般由铁、钴、镍等金属及其氧化物组成，在医学领域中其通常为核壳结构，由磁性内核及包裹在磁性内核外的高分子聚合物/硅/羟基磷灰石壳层组成。最常见的核层由具有超顺磁或铁磁性质的Fe3O4或γ-Fe2O3制成，具有磁导向性，意味着磁场环境下磁颗粒具有靶向性。在外加磁场作用下磁颗粒可定向移动，方便定位和靶向目标区域。磁颗粒携带药物后，在磁调控作用下，能很好的聚集于靶向位置，有助于当前一些重大疾病的治疗实现重大技术突破，如肿瘤治疗等。然而，现有技术条件下这些磁颗粒很难在磁场作用下聚集于身体深部位置，只能聚集于浅表组织。这样，药物通过血液循环在除目标部位之外的正常组织中扩散就会产生药物副作用，特别是药效剧烈的药物如抗癌药物，其对正常组织细胞也有杀伤作用。解决这一问题的关键在于如何控制药物准确的抵达病灶处，以及药物的准确释放。尽管现有靶向技术包括磁靶向技术已得到快速发展，但如何实现深度靶向仍面临重大技术挑战，并且也是国际研究热点，最近两年国际顶尖期刊均有关于磁调控技术的报道。尽管研究取得了一些进展，将磁调控技术应用于临床试验还面临技术挑战。人体生理条件下，磁颗粒的运动状态非常复杂，因此基础研究需要以简化的模型在体外条件下进行验证。首先要解决的问题是，如何在简化的体外环境下，发展高度可控的磁颗粒的磁调控装置和方法。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术的目的之一在于提供一种磁纳米颗粒的调控聚焦装置。技术方案如下：一种磁纳米颗粒的调控聚焦装置，其关键在于，包括磁场系统；所述磁场系统包括至少两对线圈对，一对所述线圈对包括两组极化线圈组，一组所述极化线圈组包括两个子线圈；同一组的两个所述子线圈平行、正对设置，且导线绕向相同，同一组的两个所述子线圈之间形成单向极化区；同一对的两个所述极化线圈组的子线圈之间相互平行，同一对的两个所述极化线圈组的导线绕向相反，同一对的两个所述极化线圈组的单向极化区互有交叉，以形成双向极化区；一对所述线圈对还包括两个推动线圈，所述推动线圈的中心线与同一对内的所述子线圈的中心线平行，两个所述推动线圈的中心线位于同一直线上，两个所述推动线圈分别位于对应所述双向极化区的两侧，两个所述推动线圈的内端分别朝向对应的所述双向极化区；不同对的所述线圈对的子线圈之间互有夹角；不同对的所述线圈对的双向极化区互有交叉，以形成磁调控区。采用以上设计，将磁性颗粒放入磁调控区内，向某个极化线圈组通电从而对磁性颗粒进行极化，然后与之配合的推动线圈通电，该推动线圈在磁调控区内的磁场方向与极化线圈组的磁场方向一致，推动线圈对磁性颗粒的排斥力推动极化的磁性颗粒向磁调控区的中心平面聚集，这样依次对各个线圈对内的两组极化线圈组通电，逐渐推动磁性颗粒从相应的方向向着磁调控区的中心聚集，该装置可以高度可控地实现磁性颗粒的聚集。作为优选技术方案，同一对的两个所述极化线圈组的子线圈的中心线重合。采用以上设计，使得两个极化线圈组的极化区重叠度较高，从而可极化作用的区域较大。作为优选技术方案，同一组的两个所述子线圈由同一根极化导线同向绕制而成，该极化导线的中间段垂直于对应的两个所述子线圈，该极化导线中间段的两端分别连接有绕线圈数相同的所述子线圈；同一组的两个所述子线圈与相同对内另一组的两个所述子线圈相互包裹；同一对的两个所述极化线圈组的单向极化区重叠，从而使所述双向极化区和单向极化区重合。采用以上设计，一个线圈对内的两个极化线圈组绕设在一起，使得二者的极化区域完全重合，相较两个线圈组错位设置，本专利技术的极化线圈组的导线绕设方式能够使两个极化线圈组之间的磁场区域高度重合，从而提供最大的有效磁场区域，特别是在有多组线圈对的情形下，整个磁调控区的有效空间最大化。作为优选技术方案，上述推动线圈的中心线与同一对内的所述子线圈的中心线重合，形成调控中心线；所有所述推动线圈的中心线相交于所述磁调控区的中心。采用以上设计，放入磁调控区内的磁性颗粒在各个线圈对的中心线方向上受到的推动力较为均匀，从而有利于磁性颗粒运动的稳定性，有利于较好地控制其聚集过程以及提高最终聚集度。作为优选技术方案，上述子线圈为正方形线圈，其边长为L；同一组的两个所述子线圈之间的距离为D；D＝L/2。采用以上设计，两个线圈环之间的距离保证单向极化区内的磁场近似于均匀磁场，使得分散在磁调控区域内的各个磁性颗粒受到的极化磁场的作用一致。作为优选技术方案，上述推动线圈为螺线管，其半径记为r，所述推动线圈内端面到所述磁调控区的中心的距离为d，采用以上设计，根据通电螺线管的磁场分布特点可知，在满足上述距离参数的条件下，通电螺线管在磁调控区域中心处的磁场强度趋于零，因而可以避免在推动磁性颗粒运动过程中磁性颗粒沿着一个方向越过磁调控区域中心，并避免磁调控区域中心另一侧的磁颗粒受到推动力而向磁调控区边缘移动，各个方向依次推动磁性颗粒，使得所有磁性颗粒可以高度聚集在磁调控区域中心处。作为优选技术方案，所有所述线圈对在同一平面内绕所述磁调控区的中心环向均匀分布。采用以上设计，在所有线圈对的中心线所在的平面内，通过各个方向依次施加推动力，可以将磁性颗粒聚集到磁调控区的中心。作为优选技术方案，上述线圈对有两组，两组所述线圈对的调控中心线相垂直。采用以上设计，通过平面内两条直线的四个方向上的推动，即可完成磁性颗粒在该平面内的聚集，装置结构简单。作为优选技术方案，所有所述线圈对以所述磁调控区的中心发散分布在三维空间内。采用以上设计，通过各个方向依次施加推动力，可以将分散在三维空间内的磁性颗粒聚集到磁调控区的中心。作为优选技术方案，上述线圈对有三组，三组所述线圈对的调控中心线相互垂直，三对所述线圈对的调控中心线正交于所述磁调控区的中心。采用以上设计，通过空间内三条正交直线的六个方向上的推动，即可完成磁性颗粒在三维空间内的聚集，装置结构简单。有益效果：采用本专利技术的有益效果是，依次对各个线圈对内的极化线圈组和推动线圈通电，逐渐推动磁性颗粒从相应的方向向着磁调控区的中心聚集，该装置可以高度可控地实现磁性颗粒的聚集。附图说明图1为实施例一的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为线圈对的结构示意图；图4为实施例二的结构示意图；图5为采用实施例三或四的方法在平面内调控磁颗粒聚集的过程，图中展示了一个通电周期内磁颗粒的运动；图6为实施例五中对一个极化-推动线圈组一次通电的通电参数；图7通过视频截图方式展示实施例五中磁颗粒聚集过程；图8为通过改变控制参数，操控聚集后的磁颗粒在磁调控区内移动的照片。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。如图1～4所示，一种磁纳米颗粒的调控聚焦装置，包括磁场系统；所述磁场系统包括至少两对线圈对100，一对所述线圈对100包括两组极化线圈组，一组所述极化线圈组包括两个子线圈；同一组的两个所述子线圈平行、正对设置，且导线绕向相同；同一组的两个所述子线圈之间形成单向极化区；同一对的两个所述极化线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁纳米颗粒的调控聚焦装置，其特征在于：包括磁场系统；所述磁场系统包括至少两对线圈对(100)，一对所述线圈对(100)包括两组极化线圈组，一组所述极化线圈组包括两个子线圈；同一组的两个所述子线圈平行、正对设置，且导线绕向相同，同一组的两个所述子线圈之间形成单向极化区；同一对的两个所述极化线圈组的子线圈之间相互平行，同一对的两个所述极化线圈组的导线绕向相反，同一对的两个所述极化线圈组的单向极化区互有交叉，以形成双向极化区；一对所述线圈对(100)还包括两个推动线圈(120)，所述推动线圈(120)的中心线与同一对内的所述子线圈的中心线平行，两个所述推动线圈(120)的中心线位于同一直线上，两个所述推动线圈(120)分别位于对应所述双向极化区的两侧，两个所述推动线圈(120)的内端分别朝向对应的所述双向极化区；不同对的所述线圈对(100)的子线圈之间互有夹角；不同对的所述线圈对(100)的双向极化区互有交叉，以形成磁调控区(130)。

【技术特征摘要】
1.一种磁纳米颗粒的调控聚焦装置，其特征在于：包括磁场系统；所述磁场系统包括至少两对线圈对(100)，一对所述线圈对(100)包括两组极化线圈组，一组所述极化线圈组包括两个子线圈；同一组的两个所述子线圈平行、正对设置，且导线绕向相同，同一组的两个所述子线圈之间形成单向极化区；同一对的两个所述极化线圈组的子线圈之间相互平行，同一对的两个所述极化线圈组的导线绕向相反，同一对的两个所述极化线圈组的单向极化区互有交叉，以形成双向极化区；一对所述线圈对(100)还包括两个推动线圈(120)，所述推动线圈(120)的中心线与同一对内的所述子线圈的中心线平行，两个所述推动线圈(120)的中心线位于同一直线上，两个所述推动线圈(120)分别位于对应所述双向极化区的两侧，两个所述推动线圈(120)的内端分别朝向对应的所述双向极化区；不同对的所述线圈对(100)的子线圈之间互有夹角；不同对的所述线圈对(100)的双向极化区互有交叉，以形成磁调控区(130)。2.根据权利要求1所述的一种磁纳米颗粒的调控聚焦装置，其特征在于：同一对的两个所述极化线圈组的子线圈的中心线重合。3.根据权利要求2所述的一种磁纳米颗粒的调控聚焦装置，其特征在于：同一组的两个所述子线圈由同一根极化导线同向绕制而成，该极化导线的中间段垂直于对应的两个所述子线圈，该极化导线中间段的两端分别连接有绕线圈数相同的所述子线圈；同一组的两个所述子线圈与相同对内另一组的两个所述子线圈相互包裹；同一对的两个所述极化线...

【专利技术属性】
技术研发人员：马毅龙，陈登明，朱光俊，李春红，郑元义，周安若，杨棋棋，郭东林，曾文，陈小立，何颖，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50