本发明专利技术提出一种纳米管嵌套钻机治疗装置及其控制、制备方法，该纳米管嵌套钻机治疗装置由两层纳米管嵌套而成，在内层纳米管和外层纳米管壁上分布若干电势可调的电极。工作时，外层纳米管固定；内层电极通电，外层电极依次通上和内层电极相反的电荷。在静电力的作用下，内层纳米管会跟随外层电极移动的方向匀速转动。停止时，对外层电极停止供电，在范德华力以及离子双电子层的作用下，钻机将会在指定位置处停下。通过控制内外层电极所带电荷的大小、电性、相对位置以及外层电荷的切换频率，能够实现对钻机转速、转向、频率的精准操控，来达到对于人体内不同种类细胞精准钻孔的目的；通过清除电荷停止纳米管，来实现对于特定位置药物的精准运输。物的精准运输。物的精准运输。
【技术实现步骤摘要】
一种纳米管嵌套钻机治疗装置及其控制、制备方法
[0001]本专利技术涉及纳米机器人医疗应用
，尤其涉及一种纳米管嵌套钻机治疗装置及其控制、制备方法。
技术介绍
[0002]纳米医疗装置是一种纳米机械装置与生物技术结合而成的产物，于上世纪70年代首次被提出，它能够在原子层面上对物体进行精确的建造和操控，进而改变物体原有的形貌。纳米医疗装置具有广泛的应用前景，包括手术，诊断，医学成像等，为人类生命健康安全提供了强有力的保障。
[0003]纳米钻机是纳米医疗装置代表产品之一。目前已有的纳米钻机包括尖头微钻、海胆状微型注射器、管状燃料钻头、和微型子弹等。这些钻头能够在一定程度上实现钻孔治疗的功能，但也存在着诸如操控难度高，操控精度低，容易给人带来二次伤害的问题。
[0004]其中尖头微钻是通过磁力给尖头微钻提供动力，并通过外部磁场控制微钻行进的方向的穿刺机构，它能够刺穿生物细胞的细胞膜，并将药物递送至细胞体内，达到对细胞进行治疗的效果。这种外部磁场控制的方式比较方便，但是其控制效果不够精确，且比较容易受到外界因素的干扰。
[0005]海胆状微型注射器是一种仿生式的注射器。它仿照了海胆球状多刺的外形，降低了其前进过程中受到的阻力，且容易从不同角度刺入细胞。这种注射器利用旋转磁场控制游动的方向，相比于上一种控制方式更加精确，但是仍然无法解决外部干扰的问题。
[0006]管状燃料钻头的内部充满了燃料和催化剂。在需要对细胞进行切口的时候，只需将燃料和催化剂充分结合，其反应产生的巨大推动力就能推动管状钻头进入细胞，达到切口的效果。这种推进方式可以以较小的代价产生较大的推动力，但是无法精确控制这股推动力，只能达到破坏细胞这一种效果，且燃料反应容易对人体产生不良效果。
[0007]微型子弹模拟了手枪开枪的过程。只不过驱动子弹的动力不是由爆炸产生的，而是通过超声汽化内部液滴后喷射产生的。这种驱动方式虽然能够在一定程度上解决燃料反应对人体造成的影响，但是操控方式较为复杂，且推动力同样存在不可控性，不能达到精准穿刺的效果。
技术实现思路
[0008]本专利技术目的在于针对现有技术中操控复杂、可控程度低且容易对人体造成不良影响的缺陷，提供一种结构简单可靠，具备通用性，操控性强，对人体无危害的纳米管嵌套钻机治疗装置及其控制、制备方法。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：
[0010]一种纳米管嵌套钻机治疗装置，其特征在于：包括外层纳米管和设置在所述外层纳米管内，可沿所述外层纳米管旋转的内层纳米管，所述外层纳米管管壁上沿周向均匀分布有若干外电极，所述内层纳米管外侧设置有内电极；在内电极通电，外电极沿周向依次通
有相反种类的电荷后，内层碳纳米管会在静电力的作用下匀速转动；在切断外电极电源后，内层纳米管在范德华力和离子双电子层的共同作用下能够在设定位置逐渐停止转动。
[0011]进一步的，所述内电极和外电极分别连接内独立电压源和外独立电压源。
[0012]进一步的，所述外电极的数量为十个。
[0013]一种基于上述纳米管嵌套钻机治疗装置的控制方法，其特征在于：包括所述内层纳米管相较于所述外层纳米管的启停控制，所述启停控制包括如下步骤：
[0014]S11：在初始位置，即所述内层纳米管最终静止时位置，将内电极通正电；
[0015]S12：根据内层纳米管所需的转动方向，控制其转动方向上相邻的外电极带负电，正负电极之间产生的静电力控制所述内层纳米管上的内电极旋转至外层纳米管外侧通电的外电极处；
[0016]S13：外电极停止通负电，在范德华力以及离子双电子层的共同作用下，内层纳米管的转动将会逐渐停止；
[0017]S14：内电极停止通正电。
[0018]进一步的，所述内层纳米管上设有药物，携带所述药物的内层纳米管伸出外层纳米管外，在内层纳米管旋转后，内层纳米管能够缓缓刺入细胞膜，将所述药物在不对细胞产生损伤的前提下，直接送达到病灶处；随后内层纳米管在范德华力和离子双电子层共同控制下停止转动，内层纳米管携带所述药物与病灶充分作用。
[0019]进一步的，包括所述内层纳米管相较于所述外层纳米管的旋转控制，包括如下步骤,
[0020]S21：在初始位置，即所述内层纳米管最终静止时位置，将内电极通正电；
[0021]S22：根据内层纳米管所需的转动方向，控制其转动方向上相邻的外层纳米管上的外电极带负电，正负电极之间产生的静电力控制所述内层纳米管的内电极旋转至外层纳米管通电的外电极处；
[0022]S23：外电极停止带负电，在范德华力以及离子双电子层的共同作用下，内层纳米管的转动逐渐停止；
[0023]S24：重复S22、S23，直至纳米管嵌套钻机旋转够设定的圈数为止，通过控制内电极和外电极上的电荷大小和外电极转动时相对于内电极的位置，能够控制钻机旋转的频率、方向、转速。
[0024]进一步的，进行所述内层纳米管相较于所述外层纳米管的旋转控制，高频穿刺病变组织后，达到破坏病变组织的目的。
[0025]一种基于上述纳米管嵌套钻机治疗装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤；
[0026]S31：制备外层纳米管：采用制备纳米管的化学气相沉积法或电化学方法制备外层纳米管；
[0027]S32.制备内层纳米管：采用制备纳米管的化学气相沉积法或电化学方法制备内层纳米管；
[0028]S33：加工电极：在所述外层纳米管外侧端采用热裂解法或电化学沉积法沉积所述外电极；在所述内层纳米管外侧端采用热裂解法或电化学沉积法沉积内电极；
[0029]S34：将所述内层纳米管嵌入所述外层纳米管内，完成套装。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0031]1、本专利技术采用双层碳纳米碳管本身附带的电极产生驱动力，充分利用人体体液天然为浓度0.09％的溶液环境的优势，不需要额外附加其他因素例如化学溶剂、燃料或磁场等作为驱动条件，驱动方式较为简单。同时，此种驱动方式对人类的不良影响也相对较小，减少了在治疗过程中给病人带来的二次伤害。
[0032]2、本专利技术对于钻机的调控非常精确。通过调控纳米管嵌套钻机电极的外接电源，我们可以对纳米管嵌套钻机内通电电极与外通电电极的相对位置，外通电电极的切换频率，电极的电荷量等进行精确调控，从而保证在人体内环境并不完全相同的条件下，实现对钻机转速以及转动方向的精确调控，以达到对病人体内不同种类细胞进行穿刺治疗，并运送不等剂量，不同种类药物的目的；在停止时，利用了范德华力和离子双电子层的共同作用，使嵌套钻机能够精确，快速停止在目标位置处，从而既能使药物精准作用于靶细胞，又避免了由于过量钻孔给细胞带来的额外损伤。
[0033]3、本专利技术能够实现多种不同的功能。本专利技术不仅具有普通钻机具有的穿刺功能，同时其双层嵌套中空的形态还使得其具有运输、递送药物的功能。另外，通过控制电极切换的频率，可以让钻机达到一个较高的转速，进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种纳米管嵌套钻机治疗装置，其特征在于：包括外层纳米管(1)和设置在所述外层纳米管(1)内，可沿所述外层纳米管(1)旋转的内层纳米管(2)，所述外层纳米管(1)管壁上沿周向均匀分布有若干外电极(3)，所述内层纳米管(2)外侧设置有内电极(4)；在内电极(4)通电，外电极(3)沿周向依次通有相反种类的电荷后，内层碳纳米管(2)会在静电力的作用下匀速转动；在切断外电极电源后，内层纳米管(2)在范德华力和离子双电子层的共同作用下能够在设定位置逐渐停止转动。2.根据权利要求1所述一种纳米管嵌套钻机治疗装置，其特征在于：所述内电极(4)和外电极(3)分别连接内独立电压源(5)和外独立电压源(6)。3.根据权利要求1所述一种纳米管嵌套钻机治疗装置，其特征在于：所述外电极(3)的数量为十个。4.一种基于权利要求1
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3中任一项所述的纳米管嵌套钻机治疗装置的控制方法，其特征在于：包括所述内层纳米管(2)相较于所述外层纳米管(1)的启停控制，所述启停控制包括如下步骤：S11：在初始位置，即所述内层纳米管(2)最终静止时位置，将内电极(4)通正电；S12：根据内层纳米管(2)所需的转动方向，控制其转动方向上相邻的外电极(3)带负电，正负电极之间产生的静电力控制所述内层纳米管(2)上的内电极(4)旋转至外层纳米管(1)外侧通电的外电极(3)处；S13：外电极(3)停止通负电，在范德华力以及离子双电子层的共同作用下，内层纳米管(2)的转动将会逐渐停止；S14：内电极(4)停止通正电。5.根据权利要求4所述一种纳米管嵌套钻机治疗装置的控制方法，其特征在于：所述内层纳米管(2)上设有药物，携带所述药物的内层纳米管(2)伸出外层纳米管(1)外，在内层纳米管(2)旋转后，内层纳米管(2)能够缓缓刺入细胞膜，将所述药物在不对细胞产生损伤的前提下，直接送达到病灶处；随后内层...
【专利技术属性】
技术研发人员：司伟，陈皓男，沙菁，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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