1. 研究目的与意义
随着生物工程和医疗科技的发展，尤其是大众对医疗质量提出的更高要求，生物机械这门具有浓重的交叉学科背景的学科由此应运而生。微纳米机器人便是生物机械的一项分支领域，它具有着光明前景，对未来社会极具意义。经过二十多年的发展，微纳米机器人已经在疾病诊断，健康检测，靶向治疗和微创手术等领域出入头角。未来微纳米机器人的广泛应用可以为医疗工作者减轻很大的负担，同时可以极大减轻患者的痛苦，并且随着5g技术的大力推广，大数据平台的日益成熟，微纳米机器人可以作为汇聚优秀医疗资源的载体，在偏远地段，来自大城市的医疗专家可以通过微纳米机器人进行远程精密问诊，远程精密靶向治疗。
当然，不管是微纳米机器人还是已经应用于现代社会的机器人，最重要的一环便是控制。由于微纳米机器人有其特殊性，如何在人体这一复杂的情况下控制好它，也是一门大学问。现在对于微纳米机器人的控制大概有如下几类：1）光能控制 2）磁场控制 3）生理能量控制。这其中属磁场控制应用最为广泛，这得益于它具有较高的驱动力，紧凑的结构并且成本较低。多极磁控微纳米机器人可以依托现有的磁共振成像（mri）技术，集控制、检测、反馈于一体，又由于现有的磁共振成像（mri）技术非常成熟，不仅可以大大降低成本，而且可以有效保证磁控微纳米机器人的稳定性和安全性。蒙特利尔大学教授希尔和他的团队就使用磁共振成像（mri）将信息反馈给控制器，该控制器负责实时控制和沿着不受约束的磁性载体，纳米机器人便在血管按照预定路径进行导航以此投放治疗剂，其作用类似于无线机械臂。
为了进一步提高多极磁场控制的精确度和稳定性，并且进一步论证磁控的可行性，本项目依托7*7的磁场阵列，和三个外接在labview上的gpd可编程电源，组成一个多极磁场控制系统平台，实现微纳米机器人在x,y,z轴上的自由移动。该方法与已知的磁性定位方法不同，该平台使磁控微纳米机器人能够到达人体深处，并且基于labview搭建的控制平台，大大增加了该平台的扩展性，使得该平台允许磁控微纳米机器人通过非常困难的位置（例如只能通过复杂的微血管网络访问的肿瘤病变）以此增强靶向治疗的效果和简化操作。
2. 研究内容和预期目标
一、主要研究内容：
1）.搭建7*7的磁场阵列
2）.在labview上搭建控制框架
3. 研究的方法与步骤
研究步骤：
1). 参阅相关系统的资料,检索文献与论文，拟确定总体设计方案。
2). 搭建7*7的磁场阵列
4. 参考文献
| [1]. Martel S, Felfoul O, Mathieu J-B, Chanu A, Tamaz S,Mohammadi M, Mankiewicz M, Tabatabaei N (2009) Mri-based medical nanoroboticplatformforthecontrolofmagneticnanoparticlesandflagellated bacteria for target interventions in human capillaries. Int JRobot Res 28(9):1169–1182 [2]. Mathieu J-B, Martel S (2010) Steering of aggregatingmagnetic microparticles using propulsion gradients coils in an mri scanner.Magn Reson Med 63(5):1336–1345 [3]. MartelS,MathieuJ-B,FelfoulO,ChanuA,AboussouanE,TamazS, Pouponneau P, Yahia LH, Beaudoin G, Soulez G, Mankiewicz M (2007)Automatic navigation of an untethered device in the artery of a living animalusing a conventional clinical magnetic resonance imaging system. Appl PhysLett 90(11) [4]. Vartholomeos P, Fruchard M, Ferreira A, Mavroidis C(2011) Mri-guided nanorobotic systems for therapeutic and diagnosticapplications. Annu Rev Biomed Eng 13:157–184 [5]. Pawashe C, Floyd S, Sitti M (2009) Modeling andexperimental characterization of an untethered magnetic micro-robot. Int JRobot Res 28(8):1077–1094 [6]. Yamazaki A, Sendoh M, Ishiyama K, Arai KI, Kato R,Nakano M, Fukunaga H (2004) Wireless micro swimming machine with magneticthin film. J Magn Magn Mater 272:E1741—E1742 [7]. Ghosh A, Fischer P (2009) Controlled propulsion ofartificial magnetic nanostructured propellers. Nano Lett 9(6):2243–2245 [8]. Zhang L, Abbott JJ, Dong L, Kratochvil BE, Bell D,Nelson BJ (2009) Artificial bacterial flagella: Fabrication and magneticcontrol. Appl Phys Lett 94(6):064107 [9]. Selman′aSakar M et al. (2014) Cooperativemanipulation and transport of microobjects using multiple helicalmicrocarriers. RSC Adv 4(51):26771–26776 |
5. 计划与进度安排
1).2022.01.01-2022.03.27 查阅文献资料，确定毕业设计工作任务，撰写开题报告；
2). 2022.03.11-2022.03.26翻译外文文献，分析任务目标，确定总体方案；
3).2022.03.27-2022.04.15 完成磁场阵列搭建；
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
