基于旋转磁场的简单形状微纳机器人制造及其游泳性能分析

发布时间：2021-11-28 01:49

　　微纳机器人由于其在药物递送、无创手术、微纳操控以及生物感知等应用中存在着巨大潜力而在近十几年中被广泛研究。在传统的研究中,为了克服微纳尺度物体在低雷诺数环境下所受到粘滞力从而获得非往复运动,螺旋形手性结构常被用来作为基于旋转磁场控制的微纳机器人的必备结构。在近几年中,基于旋转磁场的非手性微纳机器人也因为其简单的制造方式以及良好的游动性能与可操控高性能而受到了广泛的关注。本论文利用光刻技术和电子束蒸镀技术制备2D非手性微型机器人,在结构设计中引入了弧形结构,并将所制备的包含弧形结构的月牙形微型机器人与L-形微型机器人的游泳性能进行对比。本论文采用旋转磁场对微型机器人进行控制,首先对微型机器人在边界上和在远离边界的液体中的前进平移速度进行测量,验证其速度的一致性。然后分别研究了月牙形微型机器人与L-形微型机器人的前进平移运动以及漂移运动。本文还对月牙形微型机器人的最优游动姿态进行了研究,分别将月牙形微型机器人在不同游动姿态下的前进平移速度进行了对比。最后,本论文采用μ-PIV技术对L-形微型机器人在旋转磁场的控制下进行旋转运动所导致的流体运动进行了实验手段的分析。本论文通过对非手性微型机器... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

先进医疗机器人：达芬奇系统、友信美骨立与马祖机器人

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文纳米机器人可以受磁场控制而产生转动力和推进力，从而穿过不同的生物材料，药物带到肿瘤深处（图 1-2），而一般的纳米颗粒药物传递系统靠被动扩散才能药物散播到病患细胞。纳米粒子利用高渗透长滞留（EPR）效应增加在肿瘤处积的药物剂量，从而减少药物对正常细胞组织的影响。但是这种技术的肿瘤渗透性低，导致不能靶向到达远离血管的缺氧肿瘤细胞。经过 30 年的研究，这种靶向术仍然未达到足够的渗透率，因此未能受到广泛使用。所以，受到目前技术的限制只靠被动扩散是不能将药物带到在肿瘤深处的病患细胞。而采用非球形状的纳机器人可延长药物在体内的循环时间，从而增强纳米粒子的高渗透长滞留效应，增加药物在肿瘤的积聚量[5,6]。此外，可以用开环随机控制系统方法控制大量的机器人来携带足够的药量。基于以上的理由，微纳机器人可为靶向药物传递带来新技术方案。

- 5 -机器人的药物递送、微纳操控等各种应用。a) 微纳机器人用于药物人用于生物感知[9,10]；d) 微纳机器人用于组织操控[12]；e) 微纳机器操控[11]器人大致可以被分为基于微生物的微纳机器人以及人造微其中基于微生物的微纳机器人主要通过将人造结构与微生生物的各种趋向性来控制机器人的运动，而驱动力则由微纳提供。而人造微纳机器人则是完全不包含微生物的。根据比

【参考文献】：
期刊论文
[1]磁场驱动柔性微纳机器人研究进展[J]. 邓兴泓,张安宁,李天龙,张广玉,李隆球.  科技导报. 2017(18)
[2]从数据质量看信息价值:读《中国癌症发病率与死亡率,2012》[J]. 周燕荣.  中国医学前沿杂志(电子版). 2016(07)
[3]纳米药物释放系统在肿瘤组织中增强的透过与滞留效应及其影响因素[J]. 李劲草,孙岚,姜爽,刘岩,姚红娟,蒲韵竹,朱静雨,张英鸽.  中国药理学与毒理学杂志. 2015(01)



本文编号：3523452