[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种仿T4噬菌体的靶向给药微型磁控机器人及其控制方法。
[0006] 本发明仿T4噬菌体的靶向给药微型磁控机器人，包括机器人运送胶囊、定位引出磁场供给装置、振荡磁场供给装置和置于机器人运送胶囊内的多个微型机器人。所述机器人运送胶囊的头部外凸球面段开设有胶囊出口，尾部内凹球面段开设有胶囊入口；胶囊出口和胶囊入口处均覆盖有医用明胶薄膜；机器人运送胶囊的头部和尾部内壁均固定有磁性材料。
[0007] 所述的微型机器人包括头部外壳、药囊、尾丝触发开关、尾翘、尾丝和控制开关；头部外壳朝向机器人运送胶囊的头部；药囊置于头部外壳内；所述的药囊由内外两层呈椭球形的聚氨酯材料薄膜固连而成，两层聚氨酯材料薄膜之间的密闭空腔内设有金属网，并充有空气；所述的头部外壳由等边三角形骨架固连而成；所述等边三角形骨架的材料采用生物活性陶瓷；所述尾翘的头端与头部外壳的其中一个等边三角形骨架固定，该等边三角形骨架内侧面设有感应线圈；头部外壳外侧设有沿周向均布的三个尾丝触发开关；所述的尾丝触发开关包括银柱和三角卡板；银柱和三角卡板均与头部外壳固定，且银柱外包裹有聚氨酯材料薄膜；感应线圈与金属网以及三个尾丝触发开关的银柱通过引线串联；尾翘的气道入口与药囊的内层聚氨酯材料薄膜以内的空腔连通，控制开关设置在尾翘的气道出口处；所述的尾丝包括两根生物活性陶瓷棍，头部生物活性陶瓷棍的尾端与尾部生物活性陶瓷棍的头端通过柔性铰链铰接；三条尾丝与三个尾丝触发开关在周向位置上一一对应；尾丝的尾部生物活性陶瓷棍尾端与尾翘通过柔性铰链铰接；头部生物活性陶瓷棍的自由端端面固定嵌有经磁化后的磁性材料；尾丝完全展开状态下，尾丝的两根生物活性陶瓷棍呈折叠状态。
[0008] 所述机器人运送胶囊的外径为6mm，长为15mm；胶囊出口的直径为1.3mm，胶囊入口的直径为1.5mm；所述外凸球面段和内凹球面段的直径均为3mm；头部外壳为20面体；所述等边三角形骨架的边长为0.8mm，厚为0.05mm；所述的尾翘为中空的圆柱形，外径为0.5mm，内径为0.45mm，高为2.0mm；两根生物活性陶瓷棍的横截面均为边长0.02mm的正方形。
[0009] 所述的机器人运送胶囊、三角卡板和柔性铰链均采用聚氨酯材料，尾翘采用生物活性陶瓷材料，感应线圈、金属网和引线的材料均为银。
[0010] 所述连接银柱的引线由等边三角形骨架开设的过孔穿过，与银柱的内端面连接；连接金属网的引线由药囊开设的过孔穿过，且药囊的过孔处做密封处理。
[0011] 所述尾翘的内壁开设有超疏水微结构。
[0012] 所述三条尾丝上的磁性材料在尾丝完全展开状态下的磁场方向两两垂直。
[0013] 所述的尾丝完全展开状态下，两根生物活性陶瓷棍的夹角为80°，尾部生物活性陶瓷棍与尾翘的尾部端面夹角为45°，以三条尾丝的头部生物活性陶瓷棍自由端为顶点的三角形外接圆半径为1.4mm～1.6mm；尾丝完全收拢状态下，两根生物活性陶瓷棍的夹角为3°，尾部生物活性陶瓷棍与尾翘的尾部端面夹角为75°。
[0014] 所述的控制开关由沿周向均布的三片扇形片组成；扇形片的圆弧部分与尾翘通过衔接块连接；扇形片的材料采用生物活性陶瓷，衔接块采用聚氨酯材料；扇形片的圆心角为120°；未受约束状态下，三片扇形片贴紧接触，将尾翘的的气道出口封闭。
[0015] 所述的定位引出磁场供给装置由三轴赫姆霍兹线圈和三轴麦克斯韦线圈组成；所述的振荡磁场供给装置采用LC谐振电路。
[0016] 该仿T噬菌体的靶向给药微型磁控机器人的控制方法，具体如下：
[0017] 步骤一、定位引出磁场供给装置提供梯度磁场引导机器人运送胶囊达到指定位置，待胶囊出口和胶囊入口处的医用明胶薄膜融化后，定位引出磁场供给装置提供合成磁场控制机器人运送胶囊头部朝下；接着，定位引出磁场供给装置提供正弦磁场，三条尾丝的头部生物活性陶瓷棍自由端端面的磁性材料在正弦磁场作用下带动微型机器人由胶囊出口移出到机器人运送胶囊外。
[0018] 步骤二、振荡磁场供给装置提供振荡磁场，使微型机器人的感应线圈产生电流，电流流经金属网以及三个尾丝触发开关的银柱，从而使得金属网和银柱加热。银柱受热膨胀推动三角卡板变形，从而释放尾丝，继而三条尾丝弹出至完全展开状态。然后，定位引出磁场供给装置提供合成磁场，三条尾丝上的磁性材料在合成磁场作用下带动微型机器人定位到指定表面，并使尾丝上的磁性材料贴紧指定表面。接着，振荡磁场供给装置增强震荡磁场，金属网持续加热，由于药囊的外层聚氨酯材料薄膜受头部外壳约束，药囊的两层聚氨酯材料薄膜之间的空气膨胀带动内层聚氨酯材料薄膜挤压内层聚氨酯材料薄膜以内的空间，从而顶开控制开关。其中，通过调节振荡磁场供给装置的震荡磁场，使感应线圈的电流大小改变，来改变金属网产生热的速度，从而调节控制开关的打开速度。
[0019] 步骤三、将各微型机器人逐个收回到机器人运送胶囊内；微型机器人收回到机器人运送胶囊的过程如下：定位引出磁场供给装置提供合成磁场，三条尾丝上的磁性材料在合成磁场作用下带动微型机器人定位到机器人运送胶囊的胶囊入口；然后，定位引出磁场供给装置提供正弦磁场，三条尾丝上的磁性材料在正弦磁场作用下带动微型机器人由胶囊入口回到机器人运送胶囊内部。
[0020] 本发明具有的有益效果：
[0021] 1、本发明仿T4噬菌体侵染大肠杆菌中“吸附”和“侵入”过程，利用胶囊将较多的微型机器人运送到病态组织附近，然后微型机器人利用尾丝吸附在病态组织上，并将药物由头部经尾翘注入病态组织，实现较多的微型机器人均匀给予药物，以达到更高的治疗效果；完成给药后各微型机器人由胶囊全部收回，随人体排泄物从人体分离。
[0022] 2、本发明设计了一种两端开口的半封闭式胶囊，由聚氨酯生物材料做成，可容纳10‑20个微型机器人，出口为外凸形设计，微型机器人在外部磁场牵引下依次释放出；入口为内凹形设计，微型机器人易进不易出。
[0023] 3、本发明是一种仿T4噬菌体侵染大肠杆菌中“吸附”和“侵入”过程的新型靶向给药机器人；是一种仿T4噬菌体群体侵染大肠杆菌的利用群体优势消灭病态组织的医疗机器人；是一种由胶囊实现群体运输的在人体病态组织附近定点释放、完成给药过程后可全部回收、循环利用的微型机器人；是一种由外部梯度磁场牵引胶囊运动、振荡磁场刺激机器人完成给药过程的磁控机器人；是一种基于法拉第电磁感应定律，由外部振荡磁场激励微型机器人内部线圈产生电流生热以驱动微型机器人完成“吸附”和“侵入”过程的复合型驱动机器人；是一种基于电流热效应原理、金属热膨胀效应，由金属受热膨胀触发微型机器人尾丝展开并抓附于病态组织的三足机器人；是一种尾丝头部磁化的由外部磁场引导定位的靶向机器人；是一种基于电流热效应来膨胀气体实现药物释放的靶向给药机器人；是一种尾翘和尾丝连接关节处为聚氨酯生物材料的，在外部影响下可以快速响应至工作状态的微型机器人；是一种尾翘内部通道均布微结构用于引流剩余药物的仿生机器人；是一种能携带多种药物、给药速度可控的仿生机器人。
