推进器和使推进器运动的方法技术

使推进器(1)相对于至少部分围绕推进器(1)的介质(2)运动的方法，其中致动器引起推进器(1)相对于介质(2)且绕着推进器(1)的旋转轴线(4)的旋转，并且推进器(1)将其旋转运动转换为推进器(1)相对于介质(2)的运动。推进器(1)的至少一个截面(5)的纵横比为3或更大，其中截面(5)是与推进器(1)的旋转轴线(4)相关的截面(5)，或者旋转体的至少一个截面的纵横比为3或更大，其中旋转体包括推进器(1)和介质的由于推进器(1)的旋转而从介质(2)的残余部分中分离并与推进器(1)一起旋转的部分(10)，截面是与旋转体的旋转轴线(4)相关的截面。与旋转体的旋转轴线(4)相关的截面。与旋转体的旋转轴线(4)相关的截面。

【技术实现步骤摘要】
推进器和使推进器运动的方法
[0001]本申请是申请日为2018年4月11日、申请号为201880038191.7(对应的PCT申请号为PCT/EP2018/059331)，专利技术名称为“推进器和使推进器运动的方法”的申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及使推进器相对于至少部分围绕推进器的介质运动的方法，其中致动器引起推进器相对于介质并绕着推进器的旋转轴线的旋转，并且其中推进器将其旋转运动转换为推进器相对于介质的运动。此外，本专利技术涉及用于将推进器的旋转运动转换成推进器相对于介质的运动的螺旋或变型螺旋的推进器。此外，本专利技术涉及制造推进器的方法。

技术介绍

[0003]在医学和生物学的许多应用中，能够穿透包括生物流体和软组织的生物介质可以是有利的。例如，在微创手术中，诸如物质的靶向输送或微创外科手术中，可能期望移动小型的未拴系装置以穿透介质，因为这种方法潜在地具有较小的侵入性，并且相比于使用较大或拴系装置的方法提供了更好的控制。
[0004]文献中已经报道了小型的未拴系装置。例如，A Ghosh和P Fischer在“人工磁纳米结构推进器的受控推进”(Nano Letters,vol 9,pp 2243to 2245,2009)中以及在与该论文一起发表的支持信息中证明了螺旋拔塞器形状的旋转能够在流体中产生向前推进。旋转受到旋转磁场的影响。在US 8 768 501 B2中也记载了该概念。在L Zhang、J J Abbott、L X Dong、B E Kratochvil、D Bell和B J Nelson的出版物“人工细菌鞭毛：制造和磁控制”(Applied Physics Letters,vol 94,p 064107,2009)中公开了形状略微不同的游泳体(swimmer)。该游泳体也是由旋转磁场驱动的。K Ishiyama、M Sendoh、A Yamazaki和K I Arai在“由磁转矩驱动的游泳微机”(Sensors and Actuators A:Physical,vol 91,pp 141 to 144,2001)中记载了一种长度为几毫米的螺钉，当通过旋转磁场旋转时该螺钉会穿透牛的组织(肉)样品。
[0005]T Qiu、J Gibbs、D Schamel、A Mark、U Choudhury和P Fischer在“从纳米螺旋到磁致动微钻：用于低雷诺数和生物环境的一些最小型未栓系微机器人系统的通用平台”(Small
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Scale Robotics,From Nano
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to
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Millimeter
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Sized Robotic Systems and Applications,vol 8336,I Paprotny和S Bergbreiter,1st ed Berlin:Springer,pp 53to 65,2014)中记载了借助于掠角沉积方法(GLAD)制造螺旋拔塞器式推进器以及借助于微注射成型制造更类似于传统螺杆的推进器。它们还记载了当借助于旋转磁场致动推进器时推进器在琼脂糖凝胶中的运动。
[0006]在所有上述公开中，推进器的一部分具有与其长轴正交的永久磁矩，或者推进器附接到永磁体。施加外部旋转磁场产生扭矩，该扭矩使未拴系的推进器转动并使其平移通过介质。
[0007]WO 2008/090549 A2公开了一种用于插入患者器官中的医疗装置，该医疗装置能够通过外部磁场进行重复运动。WO 2016/025768 A1公开了能够沿着源自永磁体或电磁体
的磁场的梯度移动的纳米粒子。纳米粒子具有附着至靶细胞的高倾向，并且能够将电场施加至纳米粒子以产生足以引起靶细胞死亡的作用。WO 2011/073725 A1公开了一种具有钻头状末端的手持式自动活检装置。该装置能够通过致动器旋转。
[0008]EP 2 674 192 A1公开了一种能够植入人体或动物体内的医疗可植入装置。它包括缠绕在一起的螺旋线，螺旋线中的一个螺旋线在旋转时将被拧入组织中。US 2012/0010598 A1公开了一种导管插入系统，该导管插入系统设置有外螺纹并且能够借助于旋转进入身体通道。US 2009/0248055 A1公开了一种组织穿透手术装置。该装置的远侧末端至少部分地被织物覆盖，并且该装置能够借助于使织物旋转而钻入组织中。
[0009]进一步小型化现有装置可能具有挑战性。而且，已经证明利用现有装置难以在粘弹性介质中获得推进。已知的螺旋拔塞器形状在诸如水和甘油的粘性液体以及诸如琼脂糖和肉的弹性固体中效果良好。然而，生物医学领域中的许多重要组织既不是纯粘性流体也不是纯弹性固体。相反地，它们是展现液体和固体两者的组合特性的粘弹性介质。本专利技术人已经发现，已知的推进器形状在粘弹性介质中可能是无效的。

技术实现思路

[0010]专利技术要解决的问题
[0011]本专利技术的目的是提供一种改进的方法，该方法使推进器相对于至少部分围绕推进器的介质运动，其中致动器引起推进器相对于介质且绕着推进器的旋转轴线的旋转，并且推进器将其旋转运动转换为推进器相对于介质的运动。本专利技术的另一目的是提供一种改进的螺旋或变型螺旋的推进器，其用于将推进器的旋转运动转换成推进器相对于介质的运动。本专利技术的目的还在于提供一种改进的推进器。本专利技术的又一目的是提供制造推进器的改进方法。利用本专利技术可以实现的是解决现有技术中的一个或多个上述难题。
[0012]根据本专利技术的方案
[0013]在本专利技术的一个方面中，该问题通过提供使推进器相对于至少部分围绕推进器的介质运动的方法来解决。致动器引起推进器相对于介质且绕着推进器的旋转轴线的旋转，并且推进器将其旋转运动转换为推进器相对于介质的运动。推进器的至少一个截面的纵横比为3或更大，其中该截面是与推进器的旋转轴线相关的截面。
[0014]专利技术人已经发现，这种大的纵横比能够显著增加推进，特别是在粘弹性介质中显著增加推进。在不受特定理论束缚的情况下，本专利技术人相信本专利技术利用了新发现的推进机制，该推进机制利用了由推进器旋转而引起的介质的弹性变形。高的纵横比能够引起大的变形，从而引起强力强力的推进。
[0015]在本专利技术的上下文中，术语“推进器(propeller)”是指一种推进结构，该推进结构能够实现其自身相对于介质的运动或附着到其自身的负载相对于介质的运动。在本专利技术的上下文中，截面的“纵横比”是截面的最大半径除以截面的最小半径，半径从截面的中心延伸到截面的周缘的点。截面的中心是与截面“相关”的轴线穿过截面的点。此外，截面垂直于与该截面“相关”的轴线。截面的周缘是截面的外边界。因此，如果截面与推进器的旋转轴线相关，则用于确定纵横比的半径从旋转轴线垂直穿过截面的点延伸到截面的周缘的点。类似地，如果推进器是螺旋体(参照以下)并且截面与推进器的螺旋轴线相关，则用于确定纵横比的半径从螺旋轴线垂直穿过截面的点延伸到截面的周缘的点。
[0016]在本专利技术的另一方面中，该问题再次通过提供使推进器相对于至少本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种螺旋或变型螺旋的推进器(1)，其用于将所述推进器(1)的旋转运动转换为所述推进器(1)相对于至少部分地围绕所述推进器(1)的介质的运动，其特征在于，所述推进器(1)的至少一个截面(5)的纵横比为3或更大，其中所述截面(5)是与所述推进器(1)的螺旋轴线相关的截面(5)，并且在垂直于所述推进器的螺旋轴线的至少一个截面上，所述轴线穿过所述推进器，所述推进器至少部分地被磁化或者所述推进器还包括与所述推进器材料连接的被磁化的部件，使得能够借助于位于介质外部的磁场源引起所述推进器的旋转。2.根据权利要求1所述的推进器(1)，其特征在于，所述推进器(1)的垂直于所述推进器(1)的旋转轴线(4)的任何截面(5)的最大半径(6)为5mm或更小。3.根据权利要求1所述的推进器(1)，其特征在于，所述推进器(1)的垂直于所述推进器(1)的旋转轴线(4)的任何截面(5)的最小半径(7)为300μm或更小。4.一种制造根据权利要求1所述的推进器(1)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：限定直的...

【专利技术属性】
技术研发人员：丘天，皮尔，
申请(专利权)人：马克斯，
类型：发明
国别省市：