【技术实现步骤摘要】
一种磁驱动微纳米机器人的设计及其制备方法和驱动方式
[0001]本专利技术属于微型机器人领域，具体涉及一种微纳米磁驱动运输、钻孔机器人的结构设计及其制备方法和驱动方式。
技术介绍
[0002]在过去的十几年里，由于微纳米制造和操作系统的进步，各种微纳米机器人陆续出现，这些机器人通过消耗周围介质中的燃料，或利用外部能源，如光、超声波、电场、磁场，或它们的组合将外部能量转化为自身的动能。
[0003]在众多驱动微纳米机器人的方式中，磁场驱动因具有非侵入性、有利于缩小机器人体积、不会在各种条件下与生物组织发生不利的相互作用、可远程操控、可实现多种运动机制、可结合其他技术共同开发等优势，逐渐成为了驱动微纳米机器人的最佳选择，同时这些优势也使磁驱动微纳米机器人在生物体内的药物递送、细胞分类、传感、环境修复和小物体操作等领域具有了广阔的应用前景。
[0004]微纳米机器人因其自身尺寸原因主要在低雷诺数液体环境下进行工作，因此其运动最大的特点就是时间的可逆性，要想在低雷诺数液体环境下实现运动，微纳米机器人需要打破形变在时间
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种磁驱动微纳米机器人的结构设计及其制备方法和驱动方式，其特征在于：磁驱动微纳米机器人为微米级螺旋带式机器人，其最大直径为，采用了对称的双叶设计，且具有梭形几何特征；用甲基丙烯酸化水凝胶GelMA，通过路径优化后的双光子聚合激光直写技术实现了磁驱动微纳米螺旋机器人的真三维制作，并在机器人的表面溅射了厚度分别为100nm和20nm的镍层和钛层；在保证旋转磁场的进动角与磁驱动微纳米螺旋机器人的未对准角大小相同的情况下，使用锥形旋转均匀磁场来驱动机器人；通过将三轴亥姆霍兹线圈磁场发生装置与微动台和CCD相机进行结合，可实现微纳米螺旋机器人的体外高精度驱动；通过将大型三轴亥姆霍兹线圈磁场发生装置与超声三维诊断仪进行结合，可实现对生物体无害的磁驱动微纳米螺旋机器人的体内可视化驱动。2.根据权利要求1所述的一种磁驱动微纳米螺旋机器人的结构设计，其特征在于：螺旋带式结构使磁驱动微纳米螺旋机器人的表面积显著增加，从而提升了机器人的负载能力，提高了机器人的运输效率，此外螺旋带式结构还有助于改善机器人的结构强度。3.根据权利要求1所述的一种磁驱动微纳米螺旋机器人的结构设计，其特征在于：对称的双叶设计提高了机器人在结构方面的对称性，从而提升了机器人在运动过程中的稳定性。4.根据权利要求1所述的一种磁驱动微纳米螺旋机器人的结构设计，其特征在于：梭形几何特征减小了磁驱动微纳米螺旋机器人在运动过程中所受到的迎面阻力以及机器人与固体壁面之间的耦合作用，从而提升了机器人的运动性能，包括提高了其正向推进速度，减小了其横向漂移速度以及兼顾其沿正反两个方向的运动能力，此外梭形几何特征还改善了机器人穿透障碍物的能力，从而提高了机器人在复杂环境中运动的可靠性和靶向送药的成功率。5.根据权利要求1所述的一种磁驱动微纳米螺旋机器人的制备方法，其特征在于：进一步优化加后的双光子聚合激光直写加工路径，通过先对磁驱动微纳米螺旋机器人的内部结构进行扫描加工，再对机器人的表面轮廓进行扫描加工，提高了机器人的表面质量和结构强度。6.根据权利要求1所述的一种磁驱动微纳米螺旋机器人的制备方法，其特征在于：在磁驱动微纳米螺旋机器人表面溅射的厚度为20nm的钛层，进一步提高了机器人的生物相容性。7.根据权利要求5、6所述的磁驱动微纳米螺旋机器人的制备方法，更具体地包括以下步骤：步骤一：在玻璃基底上旋涂光刻胶；步骤二：将步骤一中涂有光刻胶的玻璃基底放入烤箱中前烘10min；步骤三：将步骤二中前烘后的涂有光刻胶的玻璃基底放入双光子聚合加工设备中，并根据事先编写好的加工代码，使用波长为800nm的激光对微纳米螺旋机器人进行加工；步骤四：将步骤三中加工有微纳米螺旋机器人的玻璃基底放入烤箱中后烘10min；步骤五：将步骤四中后烘后的加工有微纳米螺旋机器人的玻璃基底浸泡在显影液中10min；步骤六：从显影液中取出步骤五中浸入显影液浸泡的加工有微纳米螺旋机器人的玻璃
基底，用无水乙醇对其进行冲洗，并将其烘干；步骤七：将步骤六中烘干的加工有微纳米螺旋机器人的玻璃基底放入离子溅射仪中，通过由离子源发射出的离子轰击不同的靶材，在微纳米螺旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：林洁琼，朱禛彦，靖贤，司文方，董金博，朱榕鑫，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：
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