CN109699172A - 用于限制生理脉管中的流体流动的设备和*** - Google Patents

Abstract

提供了一种用于限制在人或动物的生理脉管中的流体流动的设备和***，该设备是可配置成在第一模式中由在生理脉管中的流体流动被动地推动的以及在第二模式中至少部分地堵塞生理脉管的，该设备在第一模式中具有第一横截面尺寸以及在第二模式中具有第二横截面尺寸，其中，第二横截面尺寸大于第一横截面尺寸。该***包括：多个上述设备；用于给设备提供动力的动力源；以及包括用于控制设备的一个或更多个处理器的控制器。

Description

用于限制生理脉管中的流体流动的设备和***

领域

本发明涉及一种用于限制在人和动物的生理脉管中的流体流动的设备和***。

发明背景

在***和癌症时(特别是在使用目前的方法时)的首要问题有三个。化学疗法对小肿瘤适用，但是一旦肿瘤达到一定的大小，其生长趋势比治疗可减慢它的趋势更快。由于所用药物的副作用，化学疗法很难获得专利。放射疗法也有类似的缺点，尽管可论证地有更少的副作用。手术常常由于不想要的组织的位置而不可行。目前的技术不适合于对快速生长的肿瘤或实际上不需要的人体组织的治疗，且目前对于晚期癌症患者来说，目前的策略是使用上面提到的方法来试图减缓疾病的进展并延长患者的寿命。然而，患者常常遭受到极大的痛苦，并经历很多不适。

使用上面提到的方法治疗人和动物的肿瘤、病变和其他不想要的组织，因为治疗无法将目标组织(肿瘤、病变或其他不想要的组织)与健康组织完全隔离而引起副作用。

在化学疗法的情况下，药物以大剂量被施于患者，以防止癌症的扩散并在此过程中消除肿瘤。然而，当整个身体暴露于药物的活性化学物质时，副作用几乎是不可避免的。

在放射疗法的情况下，患者使用MRI扫描仪来使他/她的肿瘤成像，并且治疗(通常)通过在肿瘤上施加聚焦辐射来被执行，该辐射是由线性加速器以引入聚焦在身体中肿瘤所位于的点处的光束而产生的。当光束以尽可能宽的角度输送到肿瘤时，对正常组织的剂量保持尽可能低。放射疗法仍有副作用，例如皮肤灼伤。

化学疗法和放射疗法对较小的肿瘤都是有效的。如果肿瘤达到临界质量，它能够以比能够进行破坏作用的化学疗法或放射疗法更高的速率生长。当这发生时，这些治疗仅用于减缓癌症的进展速率。

手术也被用来减小肿瘤的大小。然而，手术是侵入性的，并且常常由于肿瘤的位置而是不可行的。在期望去除不期望的组织时进行治疗疾病方面首要的问题是，目前的技术能够区分开想要的和不想要的组织。

目前的技术不适合于对快速生长的肿瘤或实际上不想要的人体组织的治疗，并且目前不适合于例如患有晚期癌症和其他这样的疾病的患者。目前的治疗严重依赖于药物的使用和在可行的情况下破坏不想要的组织的手术。这些方法有若干缺点，例如不想要的副作用，且在许多情况下，患有疾病的患者遭受极大的痛苦。

用于对肿瘤成像的方法之一是市场上可买到的磁共振成像(MRI)机器，其在医学中广泛用于诊断人体骨骼和组织的异常，并且该技术主要用作诊断工具。MRI成像在下面进行了进一步的讨论。

人体包含大约100亿条具有1.1毫米的平均长度的毛细血管。毛细血管是最小的构成微循环的身体血管(和***)。它们的内皮衬里只有一个细胞层厚。在直径上测量为约5至10微米(μm)的这些微血管连接小动脉和小静脉，且它们有助于实现在血液和围绕它们的组织之间的水、氧、二氧化碳和许多其他营养物和废物的交换，如图1所示。

血液从心脏通过动脉流动，动脉分支并变窄成小动脉，且然后进一步分支成毛细血管，在毛细血管中营养物和废物被交换。毛细血管然后连接并变宽以变成小静脉，小静脉又变宽并会合以变成静脉，其然后通过大静脉将血液返回到心脏。

毛细管并不单独地在其自身起作用，而是在毛细血管床(给器官和组织供料的交织网络)中起作用，如图1所示。细胞或环境在新成代谢上越活动，就需要越多的毛细管来提供营养物和带走废物。毛细血管床可以包括两种类型的血管：真正的毛细血管，其从小动脉分支并提供在细胞和血液之间的交换；以及短血管，其直接连接在床的相对端处的小动脉和小静脉、仅在肠系膜循环中找到的后小动脉。

癌症和其他肿瘤使用被称为血管发生的过程来产生荷尔蒙以促进新血管的发展。正是通过这个过程，新组织可以获得所需的营养物和氧气以及对细胞废物的处置。组织的毛细血管***的运行对组织生存的能力是核心的。

纳米机器人通过被设计为将药物直接输送到癌症肿瘤的部位而不影响周围的健康组织而被认定为对例如癌症的疾病的治疗的潜在解决方案。以前的纳米机器人设计存在许多问题，其限制了纳米机器人在治疗疾病方面的有用性。

以前的设计结合了机载传感器以检测目标组织，这增加了设计的成本和复杂性。正确检测目标组织的传感器和处理能力使在治疗开始之前确保治疗的功效的准确性变得很难。此外，很难保证纳米机器人在正确的位置上输送了它们的剂量，这需要来自设备的复杂反馈***来发现治疗进展得如何。因此，可能难以实现对纳米机器人的实时控制。

纳米机器人通常由推进机构组成，以使它们能够通常以模仿细菌鞭毛的方式在身体周围移动，以便使它们可能到达目标组织。当前有目前为纳米机器人提供动力的几种方式，包括超声波能量转移、微波或磁场。

目前在医学诊断领域中，可以使用如下概述的三种方法来实现三维成像。

●磁共振成像(MRI)

●计算机断层扫描(CT扫描)

●超声波

磁共振成像(MRI)已被证明是一种优秀的诊断工具。它利用强磁场、无线电波和场梯度来形成身体的图像。然而，该技术的一些缺点包括：(1)装备的高资本成本；(2)高运行成本；(3)从原始数据获得图像的长数据处理时间；(4)患者在可能长达20分钟的扫描期间必须保持完全静止；以及(5)来自患者的实时数据是不可能的；因此，不可能捕获快速移动的数据，例如心脏瓣膜的打开和关闭。

计算机断层扫描(CT)是另一高质量的诊断工具；然而，它除了也拥有上面提到的几乎所有缺点之外还包括其他的一些；(1)它使用电离辐射，从而随着每次扫描增加患者的暴露，(2)高对比度成像需要使用更高的暴露剂量，且因此医生必须在高质量成像和患者暴露之间做出决定。为了诊断目的，医生希望有尽可能高的剂量以获得最佳质量的图像。然而，如果她决定使用更低的剂量来保护患者且后来发现图像的质量很差，那么她必须使患者进行再一次扫描而导致比如果她首先选择高质量图像更高的总剂量。

超声波已经被用于诊断多年，并且被确立为获得诊断数据的低风险方式。超声波成像的另一个优点是，图像可以实时地生成，并且可以用于诊断动态组织，例如心脏瓣膜诊断。然而，超声波成像并非没有缺点，这其中如：(1)来自受试者身体内部的不想要的反射，(2)在预期位置处实现聚焦的困难，(3)低分辨率图像，以及(4)不适合于在不向患者注射超声造影剂的情况下在软组织上使用，这如上面已经描述的可能引起组织空化。

如已经讨论的，传统成像***在它们处理信息的方式上受到限制。以显微镜镜头为例。显微镜物镜的数值孔径是在固定物距处收集光和解析精细样本细节的能力的度量。图1是示出在传统成像***中的数值孔径的限制的图。例如，在图1中，数值孔径可以如下被计算。

N.A.＝n X sinθ

其中n是介质的折射率，以及θ是可以进入或离开成像设备的波的圆锥的最大半角。

在传统成像***中，照射波(在CT的情况下的光波和在超声波的情况下的超声波)用于照射目标。这些波针对目标衍射，意味着进入的波撞击目标并使产生衍射级。这些级被成像***收集而形成目标的图像。零级衍射级包含非常多的能量，但没有关于目标的信息。较高的衍射级包含较少的能量，但是有关于目标的更多信息。较高的衍射级以给定的角度从零级行进，意味着衍射级越高，它具有的角度就越高以及可被实现的成像***的分辨率就越高。此外在这里值得注意的是下面的事实：较高级由于角分量而具有较长路径，它们从该较长路径被产生到接收机构。许多超声波设备使用被称为“飞行时间”的这个特性来区分开来自目标和噪声的可用信息。

在传统的超声波诊断设备中，超声波是由操作者根据其意愿进行移动的手持换能器产生和接收的。这限制了所获得图像的分辨率，因为检测更高衍射级的能力受到换能器的物理尺寸的限制。因此，手持超声波诊断设备必须检测较低级，并遭受零级反射的不希望有的效应。

鉴于上述情况，需要一种快速且准确地破坏在人和动物体内的不想要的组织而没有通常与其他方法相关的副作用的手段。

概述

根据本公开，提供了一种如在权利要求1中详述的一种设备。还提供了根据权利要求22的一种***。在从属权利要求中主张有利的特征。

本公开提供了一种用于准确地限制在人和动物的生理脉管中的流体流动(例如血液流动)的设备和***。该设备在下文中将被称为纳米机器人(nanorobot)或纳米机械人(nanobot)。纳米机器人可以包括小到足以穿过人类或动物循环***的机械或机电机器人。在未激活状态下，本公开的纳米机器人可以具有在约2.8μm至约5.2μm的范围内的横截面尺寸。

可以使用标准半导体或MEMS(微机电***)技术来制造纳米机器人。纳米机器人可以包括无线电天线，所述无线电天线通过RF编码器/干涉仪***从初步验证子***接收位置信号。以这种方式，纳米机器人可以检测其在X、Y和Z轴上相对于固定起点起的相对位移。

成像设备，例如MRI机器，可以用作单独的设备，但是结合本公开来提供(a)对不想要的组织的存在和位置的验证，以及(b)通过磁场来作为纳米机器人的动力源。

纳米机器人的目的是中断在目标区域中的毛细管网络的正常操作，以便破坏受损的或不想要的组织。

磁通量产生机构可用于为纳米机器人提供动力源。

纳米机器人可以被配置成与外部射束辐射设备并行地操作，其中外部产生的电离电磁辐射束被用于照射目标区域。这种方法优于常规放射疗法的优点是，只需要正常应用的放射剂量的一小部分，因为放射将仅用于激活在目标区域内的纳米机器人，而不是直接***。这降低了纳米机器人的复杂性。

本公开还提供了一种用于限制在人或动物的生理脉管中的流体流动的***，该***包括：

多个纳米机器人；

用于为纳米机器人提供动力的动力源；以及

控制器，所述控制器包括用于控制纳米机器人的一个或更多个处理器。

该动力源可以包括用于给纳米机器人提供动力的磁通量产生机构，该磁通量产生机构包括多个电隔离的电磁体，其中多个设备通过从电隔离的电磁体产生的多个重叠磁场来提供动力。

该***还可以包括用于产生电离电磁辐射束以照射目标区域的外部射束辐射设备。

本公开还提供了一种使用外部产生的超声波信号作为照射源的超声波成像***。例如且在本公开的上下文中，如上所述的纳米机器人可用于产生超声波信号。

超声波成像***被配置成使用嵌在织物或其它材料的整个表面上的传感器的网络来将超声波信号和衍射级转换成光学图像。这可以被称为超声波检测基质。超声波检测基质可以被配置成缠绕在受试者或患者身体周围，使得传感器与受试者或患者身体的外表面接触。

超声波成像***被配置成测量超声波信号，这实现了对平行于主感测轴传播的波的检测，意味着半角θ实际上是90度，这将使***的数值孔径被计算为单位一(对于空气，n为1.00)。

附图的简要说明

现在将参考附图描述本申请，其中：

图1是示出在传统成像***中的数值孔径的限制的图；

图2示出了当其通过毛细血管移动时的根据本公开的实施例的纳米机器人；

图3示出了根据本公开的实施例的处于未激活的、发射和扩展状态中的纳米机器人的各种图示；

图4示出了根据本公开的实施例的由放置在围绕患者的方向上的电隔离的电磁体产生的多个重叠磁场；

图5示出了根据本公开的实施例的相对于磁通量产生机构的中心轴故意未对准的电磁体；

图6是示出根据本公开的实施例的用于限制在人或动物的生理脉管中的流体流动的***的框图；

图7示出了根据本公开的实施例的用于限制在人或动物的生理脉管中的流体流动的***，其包括磁通量产生机构和外部射束辐射设备；

图8示出了根据本公开的实施例的图7中的处于各种配置的***。

图9示出了根据本公开的实施例的初步验证子***(PVS)以及X、Y和Z射频(RF)发射器在它们位于受试者支持架上时的布局；

图10示出了根据本公开的实施例的当其安装有初步验证子***(PVS)的毛细管网络时的初始化器；

图11示出了根据本公开的实施例的初始化器连同其光源的内部视图以及在初始化期间穿过毛细管网络行进的纳米机器人的放大视图；

图12示出了根据本公开的实施例的在f1和F2RF信号之间的关系，在波前峰值的位置上的差异由纳米机器人使用来确定它相对于初始化器的位移；

图13示出了当由PVS使用时的示例f1、f2、f3和f4信号；

图14是示出根据本公开的实施例的控制纳米机器人的操作的方法的流程图；

图15是示出根据本公开的实施例的超声波成像***的图；

图16示出了根据本公开的实施例的单个超声波检测模块(UDM)的平面图和透视图；

图17是根据本公开的实施例的单个超声波检测组件(UDA)的正视图；

图18是根据本公开的实施例的单个超声波检测组件(UDA)连同其相关刚性柱组件的平面图；

图19a和19b示出了入射在图17的超声波检测组件(UDA)上的超声波；

图20示出了根据本公开的实施例的具有缠绕在人体骨盆周围的嵌入式UDM基质的织物，其中超声凝胶在患者身体和UDM基质之间以防止超声波的衰减；以及

图21是示出包括用来执行处理根据本公开的实施例的步骤的各种硬件和软件部件的计算设备的示例性配置的框图。

附图详述

本公开提供了一种用于限制在人和动物的生理脉管中的流体流动的设备。提供了一种用于限制在人或动物的生理脉管中的流体流动的设备，该设备可配置成在第一模式中由在生理脉管中的流体流动被动推动以及在第二模式中至少部分地堵塞生理脉管。该设备在第一模式中具有第一横截面尺寸，以及在第二模式中具有第二横截面尺寸，其中第二横截面尺寸大于第一横截面尺寸。为了成功地穿过生理脉管(例如血管)行进，可以将多个纳米尺寸的设备(在下文中被称为纳米机器人)注射到受试者体内。对于人类，纳米机器人可以被配置为在它们的第一模式或非激活状态中具有在约2.8μm至约5.2μm的范围内的第一横截面尺寸。纳米机器人可以溶解在有机溶剂中以获得溶液，并且该溶液可以在施于受试者之前分散在基于水的溶剂中。当受试者被布置于成像设备(例如MRI机器)上时，纳米机器人可以被注射到受试者体内。纳米机器人可以由肺***和由身体的自然动作传送以到达身体的所有毛细血管。纳米机器人可以在它们没有被激活时自由地通过整个肺***移动。然而，一旦它们被激活，纳米机器人就被配置成增加它们的横截面积，从而抑制在它们移动通过的血管中的流体流动。纳米机器人可以被配置为在未激活时具有在约2.8μm至约5.2μm的范围内的横截面尺寸。在本公开的上下文中，纳米机器人的横截面尺寸指纳米机器人的横截面直径或宽度。在大约2.8μm至大约5.2μm的范围内的第一横截面尺寸处，纳米机器人可以在人的血管内自由地移动。纳米机器人可以被配置成在膨胀时具有约7.7μm至约14.3μm的第二横截面尺寸。在约7.7μm至约14.3μm的第二横截面尺寸处，纳米机器人可以至少部分地堵塞人的血管。然而要理解的是，在其他动物中，毛细血管尺寸改变，且可能需要不同尺寸的纳米机器人来治疗不同的动物。在其未激活状态下的设备的最大横截面尺寸可以被配置为在受试人或动物体内的血管直径的大约40％。

一旦被激活，纳米机器人就可以被配置成膨胀以阻挡在目标区域中的血液流动。在这方面中，纳米机器人可以有三种操作模式。第一模式是无动力和未激活的模式，其中纳米机器人依尺寸自由地移动通过血管。第二模式是有动力和未激活的模式。第三模式是有动力和激活的模式，其中纳米机器人的横截面积增加以阻挡在目标区域中的血液流动。在第一操作模式和第二操作模式中，纳米机器人可以以上述第一横截面尺寸、即它们的未激活尺寸进行配置。在第三操作模式中，纳米机器人可以以上述第二横截面尺寸、即它们的激活尺寸进行配置。操作模式将在下面进一步进行描述。

本公开的纳米机器人是纳米尺寸的设备，其小到足以穿过人或动物的生理脉管(例如血管)来进行安装。血管包括：将血液从心脏带走的动脉；能够在血液和组织之间交换水和化学物质的毛细血管；以及将血液从毛细血管带回到心脏的静脉。图2示出了当其移动穿过毛细血管105时的根据本公开的纳米机器人100。附图示出了根据本公开的实施例的纳米机器人100在其各种模式中的各种图。参考图3，纳米机器人100包括主体120和一个或更多个延伸元件122，该一个或更多个延伸元件122被配置成从主体120延伸以增加纳米机器人100在被激活时的横截面积。一个或更多个延伸元件122可配置成容纳在主体120内。一个或更多个延伸元件122可配置成从主体120的外表面突出。一个或更多个延伸元件122可以具有平面薄片状结构。一个或更多个延伸元件122中的每一个可以具有圆形或方形远端，以防止对血管壁的损坏。一个或更多个延伸元件122可以从主体120的一个或更多个侧面突出。在图3中，主体120有具有平坦表面的平行六面体形状，但是这仅仅是一个实施例，并且本公开不限于此。当一个或更多个延伸元件122没有延伸时，一个或更多个延伸元件122可以被包含在主体120内。要理解的是，当一个或更多个延伸元件122没有从主体120延伸时，纳米机器人100处于其未激活状态中。在这种配置、即未激活状态中，纳米机器人100可以自由地穿过血管。然而，一旦该一个或更多个延伸元件122被激活，该一个或更多个延伸元件122就从主体120突出以接触血管的内表面。要理解的是，当该一个或更多个延伸元件122从主体120延伸时，纳米机器人100呈现其膨胀状态。在这种配置、即膨胀模式中，纳米机器人100的横截面尺寸变得使得纳米机器人100不再能够自由地穿过血管。在未激活模式中，纳米机器人100可具有在约2.8μm至约5.2μm的范围内的第一横截面尺寸。纳米机器人100在其膨胀模式中可具有在约7.7μm至约14.3μm的第二横截面尺寸。因此，要理解的是，一旦该一个或更多个延伸元件122被激活，纳米机器人100就至少部分地堵塞血管，并阻挡在血管内的血液或其他流体的流动。纳米机器人100可以被配置成至少部分地堵塞血管或完全堵塞血管。纳米机器人100没有自推进装置，因为它被配置成携带在患者的血流中。因此，纳米机器人100可以被认为是通过流体流动在血管内被动推进的。数百万或数十亿这样的纳米机器人100可以被施于患者以借助于血液循环***在患者身体周围行进。一个或更多个延伸元件122可以被配置为由微电机(例如尺蠖电机(inchworm motor))驱动。尺蠖电机可以是压电驱动的尺蠖电机。微电机可以被容纳在主体120内。

根据本公开的实施例，主体120可以包括辐射敏感设备，例如晶体管或二极管，以使纳米机器人100能够被激活。辐射敏感设备可以是光电二极管。辐射敏感设备可以涂覆有磷光剂或任何其它这种闪烁材料。可选地，辐射敏感设备可以是RADFET类型的MOSFET，或者实际上是未涂覆的二极管。

参考图3，主体120还可以容纳线圈126，以用于产生为纳米机器人100提供动力所需的电功率。功率可以源自磁通量产生机构。根据本公开的纳米机器人保持在惰性的未激活状态，直到它们经由线圈126从磁通量产生机构接收到功率为止。磁通量产生机构的实施例在下面被描述并在图4和5中示出。

磁通量产生机构的能量输出可以使得只有所有磁性地产生的场重叠的空间将有足够的能量来给纳米机器人100提供动力。

在第一操作模式中，纳米机器人100仅被提供动力而未被激活。为了被激活，纳米机器人100的辐射敏感设备必须检测电离电磁辐射的存在。本公开的纳米机器人100可以被配置为与外部射束辐射设备并行地操作，其中外部产生的电离电磁辐射束被用于照射目标区域。当存在电离电磁辐射时，辐射敏感设备将改变状态。当辐射敏感设备改变状态时，一个或更多个延伸元件122可以被配置为被激活。在一个实施例中，纳米机器人100中的一个或更多个功率晶体管可用于激活一个或更多个延伸元件122。例如，纳米机器人100可以包括MOSFET或X射线敏感的其他类似的晶体管。

当纳米机器人100被提供动力但不存在辐射时，纳米机器人100可以被配置成使其一个或更多个延伸元件122缩回。这实现了使血流返回通过目标区域并且实现了在治疗后对设备的回收。

参考图3，纳米机器人100可以包括用于收集和处理数据的机载处理器130。机载处理器130可以被配置为激活一个或更多个延伸元件122。由于降低的处理要求，机载处理器130可以是模拟数据处理单元。

如上所提到的，纳米机器人100可以通过磁通量产生机构来接收它们的功率。磁通量产生机构可以包括产生多个重叠磁场的多个电隔离的电磁体。图4示出了根据本公开的一个实施例的由放置在围绕患者的方向上的电隔离的电磁体138产生的多个重叠磁场。电磁体138可以布置在如图4所示的围绕患者的方向上，但是磁通量产生机构的中心轴靠近目标区域。电磁体138可以被配置为保持彼此电隔离，以便防止不想要的串扰和干扰(如它们共享同一电源将会发生)。

通过利用这种方法，最大磁通量140仅出现在所有磁场重叠的空间中，并且通量强度可以被预期在该空间之外快速下降。以这种方式，最大通量的区域可以预设成为给在所限定的区域(即，其中所有磁场重叠)内的纳米机器人100提供动力的强度。在图5所示的例子中，使用四个电隔离的电磁体138，并且在四个磁场重叠的地方产生最大磁通量140。

图5示出了最大通量的空间是可调节的，并且可以减小，例如，以较小的肿瘤为目标。通过有意地使电磁体138相对于磁通量产生机构的中心轴不对准，最大磁通量140的面积可以减小到尽可能小到所期望的尺寸，使得执行设置是可能的，使得磁场的体积与目标区域的体积紧密匹配。

图4和图5都示出了电磁体138的二维(2D)布置。然而，这仅仅是为了说明和清楚的目的。在另一个实施例中，磁通量产生机构可以具有布置在三维(3D)配置中的电磁体，并且最大通量的空间可以是在三维中可调节的。

3D配置可以相当大地提高患者的安全性，同时也创造对更准确的定位的可能性。目前，外部射束辐射设备具有在毫米范围内的定位准确度。然而，结合如在这里概述的磁通量产生机构，可能进一步降低该范围。在未对准或处理不当的情况下，由于非常低强度的外部辐射束和磁场需要在同一地点中的事实，错误的组织可能不被破坏。患者将被伤害的唯一情况是，如果外部射束辐射设备和磁通量发生器都同时有意地定位在错误的位置上。

本公开还提供了一种用于限制在人或动物的生理脉管中的流体流动的***，该***包括：

多个上述纳米机器人100；

用于给纳米机器人100提供动力的动力源；以及

控制器，其包括用于控制纳米机器人100的一个或更多个处理器。

图6是示出根据本公开的实施例的用于限制在人或动物的生理脉管中的流体流动的***400的框图。参考图6，***400包括多个上述纳米机器人100；用于给纳米机器人100提供动力的动力源410；以及控制器420，其包括用于控制纳米机器人100的一个或更多个处理器425。纳米机器人100被配置成被注射到受试者430体内。

动力源410可以包括用于给纳米机器人100提供动力的磁通量产生机构，该磁通量产生机构包括多个电隔离的电磁体，其中纳米机器人100通过由电隔离的电磁体产生的多个重叠磁场被提供动力。

图7示出了根据本公开的实施例的用于限制在人或动物的生理脉管中的流体流动的***500，其包括磁通量产生机构510和外部射束辐射设备520。参考图7，磁通量产生机构510包括被布置为在C形组件515上彼此相对的两个电磁组件510A和510B。在该实施例的变形中，单个电磁体组件可以与称重计数器(a counter mass for weight)相对。外部射束辐射设备520包括辐射源，其包括X射线管525。磁通量产生机构510还可以包括用于操作磁通量产生机构510的操作员控制台518。

电磁体组件510A和510B可以构造成如在美国专利US 5929732中所述，该专利描述了用于聚焦磁场的设备。使用其中描述的机构，来自主磁体的磁场可以被压缩成小区域，从而产生从电磁体以射束状方式延伸的高密度磁场。

X射线管525可以装配有准直器，以确保形成的X射线束被准直并且可以与产生的磁场重叠。在x射线束和聚焦磁场重叠的点处，存在纳米机器人被激活的条件。

在治疗期间，磁通量产生机构510可以被配置为经由操作员控制台518移动，如图7所示，使得X射线束和磁场的预期焦点位于肿瘤或目标区域内。一旦纳米机器人被注射到患者体内，它们就在身体周围行进，并在X射线束和磁场的焦点内被激活。在预定时间之后，磁通量产生机构510可以根据操作员的指令被驱动，使得焦点围绕肿瘤或目标区域的内部被驱动。当治疗完成时，X射线源和电磁体510A和510B都可以被断电。可能在没有X射线源的情况下重复治疗，以确保任何剩余的被激活的纳米机器人可以被重置到未激活状态。图8示出了根据本公开的实施例的处于各种配置的***500。

本公开的***可以包括初步验证子***(PVS)。PVS具有两个功能，1)提供一种方法，纳米机器人可以通过该方法来测量它们在受试者体内的位置，以及2)一种能力，纳米机器人可以通过该能力在被注射到受试者体内之前测量、校准和验证它们的位置。参考图9，PVS可包括患者或受试者支持架118，其包括X、Y和Z轴。可以在X、Y和Z轴的每一个上提供多个射频(RF)发射器。例如，受试者支持架118可以包括6个RF发射器，其包括两个X发射器102、104、两个Y发射器106、108和两个Z发射器110、112。每个RF发射器可以被配置成以被称为f1、f2、f3和f4的四个波长进行发射。每个轴可以为f1、f2、f3和f4分配唯一的波长，使得纳米机器人可以独立于其他轴而接收每个轴的位置信息。可以选择f1、f2、f3和f4的波长，使得在每个信号的基本波长之间有足够的差异，以实现对折射误差的测量和校正。可以在整个选定RF频谱中从尽可能远处选择这四个波长。在图12中所示的f1和f2的波前之间的差异可用于确定纳米机器人100相对于纳米机器人100的初始化坐标的位移。纳米机器人100的初始化坐标可以位于受试者支持架118的X、Y和Z轴上。在理想的***中，使用f1和f2足以准确地测量相对于初始化坐标的位移。然而，因为纳米机器人100可在人或动物患者体内被使用，可以预期的是，由于RF信号穿过骨、肌肉和其他身体组织，折射误差可能出现。为了补偿这个误差，可以增加两个额外的波长，即f3和f4。因为折射可能以不同的方式影响不同的波长(即误差在每个波长上将不同)，如图13所示，与在无误差***中的期望值相比，在f2和f3以及f2和f4之间测量的差异可归因于折射误差。然后，这可以在纳米机器人100的机载处理器130中被测量和补偿。可以为每个轴提供两个发射器，并且纳米机器人100的机载处理器130可以通过对从每个发射器接收的信号进行三角测量并计算来自初始化器116的真实偏移来获得它在所述轴中的实际位置。

PVS还可以被配置为在纳米机器人100被施于受试者之前证实***被正确地校准并准确性被维持。为此，纳米机器人100可以膨胀并在从它们的未激活状态到膨胀状态的转换期间被相机***观察，以确保膨胀出现在预期的位置处。由于这个原因且参考图9和图10，毛细管网络114可以被配置为沿受试者支持架118的宽度和长度延伸。毛细管网络114可以包括玻璃毛细管。初始化器116可以布置在受试者支持架118之一处。图11示出了根据本公开的实施例的初始化器116连同光源的内部视图以及在初始化期间穿过毛细管114行进的纳米机器人100的放大视图。参考图10，毛细管网络114可以具有连接到相机控制单元(CCU)136的光纤134，光纤134附接在整个网络114中的不同点处，使得纳米机器人在被注射到受试者体内之前可以在被测试时被观察到。这的目的是使用CCU 136来验证纳米机器人可以在毛细管网络内在指定点处膨胀。这确保纳米机器人的正确和准确的操作，并在检测到不准确的情况下提供校准方法。返回参考图9，还示出了用于将纳米机器人与溶液(例如盐水溶液)混合的容器139，以实现纳米机器人到患者体内的注射140，并帮助它们通过毛细管网络114的移动。

本公开的***还可以包括二次验证子***(SVS)。SVS被配置为使得待破坏的组织的位置可以被证实以验证如从初始受试者扫描数据导出的预期位置。为此，如上面所提到的并参考图3，每个纳米机器人100可以包括发射器128。发射器128可以设置在纳米机器人100的主体120的外表面上。发射器128可以包括超声波发射器128。发射器128可以被配置成当纳米机器人100进入目标区域的坐标内时发射超声波信号。目标区域的坐标可以被定义为偏离所有轴的初始化坐标的偏移。一旦纳米机器人100有时间绕着患者的循环***行走，定位信息就可以由控制器传输到在范围内的所有纳米机器人100。如果如由纳米机器人100自己测量的纳米机器人位置落在接收到的目标区域的X、Y和Z坐标的范围内，那么纳米机器人100可以开始从发射器128发射信号。在这种配置中，要理解的是，纳米机器人100在它们的发射模式中操作。在它们的发射模式中，一个或更多个延伸元件122可以不延伸；更确切地，它们将振动以产生超声波信号。因此，在它们的发射模式中，纳米机器人100可以以第一横截面尺寸被配置。信号可以被配置为由适当配置的接收器接收并相应地被分析。因此，SVS可用于确保预期目标被治疗，而不是非预期区域。

纳米机器人100还可以从一个或更多个延伸元件122产生超声波信号。一个或更多个延伸元件122可以包括密度大的材料，例如钌，以便增加超声波输出。主体120可以被配置为比一个或更多个延伸元件122轻。主体120可以包括硅。如果纳米机器人100开始使一个或更多个延伸元件122延伸和缩回以产生信号，则可以被配置为比一个或更多个延伸元件122轻的主体120将移动。为了产生超声波信号，一个或更多个延伸元件122可以在非常短的距离上在几千赫兹处延伸和缩回。因为一个或更多个延伸元件122可能比主体120重，主体120将倾向于移动，因此纳米机器人100的整个外表面可以用于产生信号。以这种方式，纳米机器人100的整个侧面可以被配置成起扬声器的作用(牛顿第三定律)。

SVS的另一个用途是为了测量血流的速率的目的而使用从血管内部传输的信号，并实现从血管本身内部对血管的成像。如上面所提到的，由纳米机器人传输的信号可以包括超声波信号。照惯例，超声波接收器发送超声波信号并接着接收和解释反射信号。从受试者内部而不是从外部发射器发送超声波信号实现从目标区域内进行超声波成像，从而减少在患者扫描期间不想要的超声波反射的数量。因为超声波发射源通过PVS坐标被准确地知道并且飞行时间是已知的，所以可以准确地预测信号从目标区域行进到传感器应花费多长时间。因为反射比直接信号具有更长的路径，它们可以容易地被识别并被忽略或者用于离位成像。在这个方面中，如果信号从附近的器官弹回，反射信号将花费更长时间来到达传感器；然而，该反射信号也可用于成像。例如，如果超声波源在大肿瘤内部，反射数据可以提供关于肿瘤的外表面形状的更多细节。

图14是示出根据本公开的实施例的控制纳米机器人的操作的方法的流程图。该方法的步骤可以由图6所示的控制器420执行。参考图14，该方法可以包括初始化纳米机器人810。如上所述且如图9至11所示，纳米机器人100可以在初始化器116中被初始化。在一个实施例中，纳米机器人100可以在从光源117发射高强度光的光发射器前面经过。纳米机器人100可以包括机载光学传感器124，以检测由光源117辐射的光。通过经过初始化器116，纳米机器人100可以首先检测当它经过光源117时来自光学传感器124的增加的电压，且然后检测当它离开初始化器116时的电压的降低。该方法可以包括获取X、Y和Z RF信号并将纳米机器人的坐标设置为零820。然后，执行对所有轴的来自RF频率的条纹的计数，以从初始化坐标确定纳米机器人的相对位置830。然后可以将目标区域的坐标发送给纳米机器人。然后可以确定目标区域的坐标是否已经由纳米机器人接收到840。如果目标区域的坐标已经由纳米机器人接收到，则纳米机器人可以确定它们的当前坐标是否在目标区域的坐标内850。目标区域的坐标850可以是用户定义的。如果纳米机器人的当前坐标在目标区域的坐标内，则机载发射器可以被配置成发射信号860。在这种配置中，要理解的是，纳米机器人100在它们的发射模式中操作。在它们的发射模式中，纳米机器人的一个或更多个延伸元件122可以不延伸。然后可以确定是否已经从目标区域接收到信号870。如果已经从目标区域接收到信号，则可以向目标区域中的纳米机器人发送激活信号880。如果确定已经从目标区域以外的区域接收到信号，则可以将偏移添加到目标区域的坐标875。可以通过对目标区域的坐标应用偏移来定义新的目标区域。这可能发生的一个原因是，当将肺部肿瘤定为目标时，因为肺部肿瘤总是随着呼吸移动；这也可适用于消化***的肿瘤。一旦激活信号由相关纳米机器人接收到，在讨论中的纳米机器人就可以如上所述被激活到它们的膨胀模式890。在人或动物组织中的部署的情况下，纳米机器人在目标区域中激活到其膨胀模式中断在血管900中的流体流动，这可能使在附近的组织死亡910。去激活信号可以被发送到相关纳米机器人920，以使纳米机器人的延伸元件缩回。可以最终确定治疗是否完成940。

根据本公开的实施例，可以采用超声波成像***，作为上述辅助确认子***(SVS)的备选方案。上述纳米机器人可以是超声波成像源。如上面所提到的，纳米机器人可以包括用于发射超声波信号的超声波发射器。从受试者体内的纳米机器人发射超声波信号实现从目标区域内进行超声波成像。超声波成像***去除了对纳米机器人的外部校准的需要，从而消除了对相机、毛细管网络和围绕受试者支持架延伸的光纤的需要。超声波成像***还去除了对用于在治疗前成像的CT扫描或MRI的需要，使得该***可用于预防医学。超声波成像***需要纳米机器人和PVS都工作。超声波成像***可如下用于患者检查。患者可以去超声波成像***，躺下来，并被注射纳米机器人。该***可以被配置为执行重要器官的全面检查，包括血管造影照片(以检查潜在的动脉阻塞等)。超声波成像***被配置为实时地获取比其他诊断***更高质量的图像。小癌症肿瘤通常非常难以进行检测。在根据本实施例的超声波成像***中，由于癌症具有比周围组织更多的血管的事实，癌症肿瘤将在扫描中明亮地显露。如果检测到这些肿瘤，它们可以在诊断时被破坏，使得癌症可以被迅速根除。

本实施例包括用于使用嵌在织物或其它材料的表面中的传感器的网络来将超声波信号和衍射级转换成光学图像的***。这可以被称为超声波检测基质。如图15和20所示，超声波检测基质可以被配置成缠绕在受试者或患者的身体周围，使得传感器与受试者或患者身体的外表面接触。以这种方式，折射和反射的波可以相对于任何轴(矢状平面、横切平面或冠状平面)以高达360度的任何角度进行检测。由于此，可以检测到在织物内部(或患者内部)的空间中产生的任何超声波。更特别地，在本公开的上下文中，可以检测由受试者或患者体内的纳米机器人产生的超声波信号。事实上，可以以这种方式获取所有衍射级，并且超声波检测基质可以被配置为检测超声波的入射角，并且与实测信号的时域跟踪一起，它可以被配置为确定什么级被检测到以及检测角度和强度。以这种方式，有可能在处理高级信息时在需要时抑制零级和低级的影响，导致出众的实时成像性能。

在传统成像***中，有必要将零级波与高级波组合以在平面上形成图像。这个概念限制了成像***的成像能力，因为存在对光的可能入射或出射角度的物理限制。本公开的***并不试图将级改造成连贯的图像。相反，该***可以检测衍射级的入射角以及它的强度。包括一个或更多个处理器的控制器可以处理来自超声波检测基质的数据以电子地构建图像。这种方法的优点是，有可能相对于现在可以被放大的高级的强度电子地减小零级和低级的影响。此外，因为进入的衍射级不需要在物理上重新组合，***的焦深与数值孔径(NA)无关，以及事实上NA也实际上高于单位，意味着使用足够的处理能力，整个人体可以以非常高的分辨率同时被成像并保持聚焦。

本公开提供了一种使用外部产生的超声波信号作为照射源的超声波成像***。例如，且在本公开的上下文中，如上所述的高度准确的血液携带的纳米机器人可用于产生超声波信号。因为人体内的所有组织都需要血液供应，这种方法在与纳米机器人的准确引导***接合时在超声波源的位置上提供极大的灵活性。

为了准确地成像，***使用“飞行时间”方法作为一个变量来形成图像。飞行时间概念在超声波成像中被非常频繁地使用，因为它基于在超声波信号从发射位置发射时的时间和当它由接收器接收到时之间的差异。从该时间的测量中，可以测量超声波所行进的总距离，并由此可计算出波从其被反射或折射位置。本实施例的超声波成像方法提供了测量入射波的角度以及它的强度的能力。图15示出了这是如何实现的。

更特别地，图16示出了根据本公开的实施例的单个超声波检测模块(UDM)160的平面图和透视图。参考图16，单个UDM 160包括被配置成将超声波信号转换成电信号的压电元件的组件。该单个UDM 160可以包括多个压电传感器1601，刚性柱180安装在压电传感器1601上。刚性柱180可以被配置为刚性的且具有低质量(以避免共振)。刚性柱180可以包括材料例如碳纤维或碳纳米管。刚性柱180可以包括陶瓷材料。刚性柱180可以是圆柱形的，因为它是最有效的形状。也可以使用其他形状，但是校正因子需要应用于信号。

压电传感器1601和刚性柱180一起构成单个超声波检测模块(UDM)。参考图17和18，可以安装大量UDM以覆盖可以缠绕在患者周围的织物或材料的表面。以这种方式，刚性组件可以在包括不同高度的各个柱的压电组件的顶部上形成，并且可以一起被组装成被称为超声波检测组件(UDA)的单元。超声波检测组件(UDA)包括多个UDM，每个UDM的刚性柱具有与在整个UDA上的其他UDM不同的高度。以这种方式，单个UDA可以被认为类似于照相机像素，除了不是检测颜色以外，UDA可以检测入射衍射级的角度以及它们的强度，并且可以区分不同级的强度。每个UDM都有不同高度的刚性柱，使得在UDA的中心附近的柱对具有高角度的衍射级是高度敏感的(因为它们是低功率的，但包含关于源的详细信息)。由于这种配置，可能电子地减去零级(其包含很多能量但没有信息)并放大更高级(不同于相反的传统成像***，例如相机镜头)。

参考图17，UDM 160可以包括一个或更多个位移传感器182，例如电容计，以测量在每个UDM之间的相对偏移。在其他实施例中，为了简单起见，可能没有必要将位移传感器放置在每个UDM上，而是放置在每个UDA上。

衍射级的区分可以如下被实现。图17示出了根据本发明的实施例的单个超声波检测组件(UDA)的正视图。图18示出了根据本公开的实施例的单个UDA 160及其相关刚性组件的平面图。注意在图17中，各个柱180朝着组件的中心在高度上增加。参考图19a，在波接近正交于压电传感器的上表面的情况下，将在压电传感器1601中产生电压，并且如果接近的波正交，则由压电传感器1601产生的电压将在所有压电传感器1601中是相等的。然而，参考图19b，如果波以一角度接近刚性柱180，则由压电传感器1601产生的电压在所有压电传感器1601中将不是相等的，因为在刚性柱180上将有侧向力，该侧向力将被转移到下面的压电传感器1601。在所有压电传感器1601中产生的电压的任何差异将对应于到达波的角分量。由不同压电传感器1601测量的应变的差与入射波的方向成比例。使用与已经提到的飞行时间方法结合的这种方法，可以容易地计算入射波的能量和方向以及图像位置。

刚性柱180的高度确定超声波检测模块(UDM)对角分量检测的灵敏度。由于这个原因，许多UDM可以与不同高度的刚性柱组装在一起，以便提高对更高衍射级的检测能力。通过从来自具有较高刚性柱的相邻UDM的单个UDM中减去来自压电传感器组件的电压，可以计算来自较低衍射级的能量，即使它以相同角度接近检测器。

从图15中可以看出，这种配置允许检测平行于嵌入织物中的传感器的表面行进的波。对于高分辨率成像，当需要时，低级可以电子地衰减且高级可以放大，以便实时地实现最佳图像质量。

此外，可以获取来自预期目标区域的期望图像数据，并且不想要的反射可以容易地被识别(使用飞行时间数据以及到达角和信号强度的测量)，并且在需要的场合被去除或者在需要的场合实际上被重新使用，因为可能识别通常不合乎需要的反射波并且在可适用的场合将这些反射波用作辅助超声波照射源。通过重新使用传统上被认为是噪声的东西(因为波的整个历史可以从它的飞行时间数据以及它的强度和接近角以及强度中得到)，该***可以提供在超声波成像的领域中以前不可用的诊断选项。

因为***没有在传统意义上的真实图像平面(因为衍射级不由成像检测机构重新组装而是由计算机数字地重新组装)，焦深不再是考虑因素，因为衍射级可以由图像检测机构测量，且然后由计算机组装和数学建模。

UDA可以附着到基底材料上。基底材料可以包括柔性膜，例如棉或橡胶或其它这样的材料，使得UDA可以相对于彼此移动。图20示出了根据本公开的实施例的具有缠绕在人体骨盆周围的嵌入式UDM基质220的织物，其中超声波凝胶200在患者身体和UDM基质之间，以防止超声波的衰减。因为基底材料是柔性的，传感器(例如电容传感器或其他这种传感器)可以测量在每个UDA之间的相对偏移。这个目的是测量由患者身体轮廓的变化引起的在检测平面中的偏差。该数据对于内插接收到的超声波信号是必要的，因为为了使飞行时间数据是有用的，检测器离发射器的距离必须是已知的。

基底材料可以具有不同的形式以最好地适合患者的身体轮廓。在一些情况下，这可能涉及使用定制套装(例如，潜水服或潜水衣)来使患者外部身体尽可能多地与检测机构接触。套装的内部可以用UDM做衬里，且套装形成“基础”形状。当患者穿上套装时，它将在患者周围形成，并且可以使用UDM的位移传感器来测量在默认形状和患者形状之间的差异。在过程开始时，位移传感器182可以被配置为从已知的基准重置。在平板检测器的情况下，检测器可以被辊平，并且传感器针对已知的(平面)基准被初始化。在全身检测器的情况下，可以首先将套装安装在人体模型或其他这样的已知基准上用于重置。以这种方式，可以测量和校正在患者和基准之间的身体轮廓的任何差异。

根据本实施例的超声波成像***可用于使用超声波来实时地获得高清晰度图像。因为信号源可以被准确地知道，在常规超声波诊断中通常被认为是噪声的所有反射可以被用作额外的照射源(因为飞行时间数据和源的位置总是已知的)。聚焦深度不是考虑因素，因为可以通过在虚拟环境而不是物理成像***中重新组合衍射级来数字地构建图像。

图21是示出根据本发明的实施例的计算设备1000的配置的图。计算设备1000包括用来执行根据本公开的实施例的处理步骤(例如初步验证、二次验证和超声波成像)的各种硬件和软件部件。参考图21，计算设备1000包括用户接口1100、与存储器1150通信的控制器1120和通信接口1130。控制器1120可以包括用于控制纳米机器人的上面所述的控制器。控制器1120可以被配置为：接收在受试者中的多个纳米机器人的坐标；比较目标区域的坐标和纳米机器人的坐标；确定哪些纳米机器人位于目标区域中；以及激活位于目标区域中的纳米机器人。控制器1120还可以被配置为接收在超声波检测基质处接收的信号数据以生成受试者的图像，该信号数据包括对应于由纳米机器人发射的超声波信号的衍射级。控制器1120用来执行可被加载并存储在存储器1150中的软件指令。控制器1120可以包括多个处理器、多处理器核或某种其它类型的处理器，取决于特定的实现方式。存储器1150可以是由控制器1120可访问的，从而使控制器1120能够接收和执行存储在存储器1150上的指令。存储器1150可以是例如随机存取存储器(RAM)或任何其他的合适的易失性或非易失的计算机可读存储介质。此外，存储器1150可以是固定的或可移动的，并可包含一个或更多个部件或设备，例如硬盘驱动器、闪存、可重写光盘、可重写磁带或上述项的某个组合。

一个或更多个软件模块1160可以在存储器1150中进行编码。软件模块1160可以包括具有配置成由控制器1120执行的计算机程序代码或一组指令的一个或更多个软件程序或应用。可以用一种或更多种编程语言的任何组合来编写用于执行本文公开的***和方法的方面的操作的这种计算机程序代码或指令。

软件模块1160可以包括被配置为由控制器1120执行的程序。在软件模块1160的执行期间，控制器1120配置计算设备1000以执行与根据本公开的实施例的纳米机器人的控制相关的各种操作，如上所述。

与当前***和方法的操作相关的其他信息和/或数据，例如数据库1170，也可以存储在存储器1150上。数据库1170可以包含和/或维持在上述***的全部各种操作中利用的各种数据项和元素。存储在数据库1170中的信息可以包括但不限于患者信息和MRI数据。应当注意的是，尽管数据库1170被描绘为对计算设备1000在本地被配置，但是在某些实现方式中，数据库1170和/或存储在其中的各种其他数据元素可以远程地被定位。这样的元素可以位于远程设备或服务器(未示出)上，并以本领域中的技术人员已知的方式通过网络连接到计算设备1000，以便被加载到处理器中并被执行。

此外，如本领域中的技术人员已知的，软件模块1160的程序代码和一个或更多个计算机可读存储设备(例如存储器1150)形成可以根据本公开的实施例被制造和/或分布的计算机程序产品。

通信接口1140也可操作地连接到控制器1120，且可以是实现在计算设备1000和外部设备、机器和/或元件之间的通信的任何接口。通信接口1140被配置成发送和/或接收数据。例如，通信接口1140可以包括但不限于蓝牙(RTM)或蜂窝收发器、卫星通信发射器/接收器、光端口和/或用于在计算设备1000和纳米机器人之间无线地通信的任何其他这样的接口。

用户接口1100也可以可操作地连接到控制器1120。用户接口1100可以包括一个或更多个输入设备，例如开关、按钮、键和触摸屏。

如上面所讨论的，用户接口1100用来允许输入关于患者的某些信息和激活/去激活信号。

显示器也可以可操作地连接到处理器120。显示器可以包括使用户能够查看各种选项、参数和结果的屏幕或任何其他这样的显现设备。显示器可以是数字显示器，例如LED显示器。用户接口1100和显示器可以集成到触摸屏显示器中。

参考根据本公开的用于限制在人或动物血管中的流体流动的设备和***，本领域中的技术人员将理解计算设备1000以及上述各种元件和部件的操作。

当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises/comprising)”用于指定所陈述的特征、整数、步骤或部件的存在，但是不排除一个或更多个其他特征、整数、步骤、部件或其组合的存在或添加。

Claims (47)

1.一种用于限制在人或动物的生理脉管中的流体流动的设备，所述设备是可配置成在第一模式中由在生理脉管中的流体流动被动地推动的以及在第二模式中至少部分地堵塞生理脉管的，所述设备在所述第一模式中具有第一横截面尺寸以及在所述第二模式中具有第二横截面尺寸，其中，所述第二横截面尺寸大于所述第一横截面尺寸。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一横截面尺寸在约2.8μm至约5.2μm的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述第二横截面尺寸在约7.7μm至约14.3μm的范围内。

4.根据任一前述权利要求所述的设备，包括：

主体；以及

一个或更多个延伸元件，所述一个或更多个延伸元件被配置为在被激活时从所述主体延伸以增加所述设备的横截面尺寸。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述主体具有平行六面体形状，其中，所述一个或更多个延伸元件被配置为从所述主体的至少一个面延伸。

6.根据权利要求4或5所述的设备，包括以下中的至少一个：

微电机，所述微电机用于驱动所述一个或更多个延伸元件；

光学传感器，所述光学传感器用于初始化所述设备；

机载处理器，所述机载处理器用于收集和处理数据。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述机载处理器被配置为确定所述设备的坐标。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述机载处理器被配置为检测所述设备离所述设备的初始化坐标的线性位移。

9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述机载处理器被配置为通过对针对每个轴在不同射频上接收的多个RF信号进行三角测量并测量相对于所述初始化坐标的偏移来计算在X、Y和Z轴上相对于所述初始化坐标的线性位移。

10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述机载处理器被配置为确定所述设备的当前坐标是否在目标区域的坐标内。

11.根据任一前述权利要求所述的设备，还包括用于验证所述设备在受试者体内的位置的发射器。

12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述发射器包括超声波发射器。

13.根据权利要求11或12所述的设备，其中，所述发射器被配置为如果所述设备的当前坐标被确定在所述目标区域的坐标内则开始发射。

14.根据权利要求13所述的设备，其中，如果确认所述设备在目标区域中，则所述机载处理器被配置为发送信号以使所述一个或更多个延伸元件延伸。

15.根据任一前述权利要求所述的设备，包括用于从磁场产生为所述设备提供动力所需的电功率的线圈。

16.根据任一前述权利要求所述的设备，包括辐射敏感设备，以使所述设备能够通过电离电磁辐射来被激活。

17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述辐射敏感设备包括二极管或光电二极管。

18.根据权利要求16或17所述的设备，其中，所述辐射敏感设备包括晶体管或MOSFET。

19.根据权利要求16至18中的任一项所述的设备，其中，所述辐射敏感设备被涂覆有闪烁材料。

20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述闪烁材料包括磷光剂。

21.根据任一前述权利要求所述的设备，被配置成完全堵塞生理脉管。

22.一种用于限制在人或动物的生理脉管中的流体流动的***，所述***包括：

多个根据权利要求1至21中的任一项所述的设备；

动力源，所述动力源用于为所述设备提供动力；以及

控制器，所述控制器包括用于控制所述设备的一个或更多个处理器。

23.根据权利要求22所述的***，其中，所述动力源包括用于给所述纳米机器人提供动力的磁通量产生机构，所述磁通量产生机构包括多个电隔离的电磁体，其中，所述多个设备通过从所述电隔离的电磁体产生的多个重叠磁场来被提供动力。

24.根据权利要求22或23所述的***，包括用于产生电离电磁辐射束以照射目标区域中的组织的外部射束辐射设备。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的***，其中，所述控制器被配置为：

接收受试者体中的所述多个设备的坐标；

将目标区域的坐标与所述设备的所述坐标进行比较；

确定所述设备中的哪些设备位于所述目标区域中；以及

激活位于所述目标区域中的设备。

26.根据权利要求25所述的***，包括：

用于受试者支持架的X、Y和Z轴中的每一个轴的多个射频(RF)发射器；

所述RF发射器中的每一个被配置成在不同的射频上发射不同波长的多个RF信号，使得每个轴具有相应的RF频率。

27.根据权利要求25或26所述的***，包括用于初始化所述设备的初始化器。

28.根据权利要求27所述的***，其中，所述初始化器包括用于在所述设备通过所述初始化器时照射所述设备的光源。

29.根据权利要求22至28中的任一项所述的***，其中，所述控制器被配置为确定是否已经从目标区域接收到信号。

30.根据权利要求29所述的***，其中，如果确定已经从所述目标区域接收到信号，则所述控制器被配置为向所述目标区域中的所述设备发送激活信号以激活所述目标区域中的所述设备。

31.根据权利要求30所述的***，其中，如果确定已经从除所述目标区域之外的区域接收到所述信号，则所述控制器被配置为向所述目标区域的坐标添加偏移。

32.根据权利要求22至31中的任一项所述的***，包括具有附接到相机控制单元的光纤的毛细管网络，使得所述设备在被注射到所述受试者体内之前在被激活时能够被观察到。

33.根据权利要求22至32中的任一项所述的***，包括用于检测从受试者体内产生的超声波信号的超声波检测基质。

34.根据权利要求33所述的***，其中，所述超声波检测基质被配置成缠绕在受试者周围。

35.根据权利要求33或34所述的***，其中，所述控制器被配置为接收在所述超声波检测基质处接收的信号数据，以生成所述受试者的图像，所述信号数据包括与由所述纳米机器人发射的超声波信号相对应的衍射级。

36.根据权利要求33至35中的任一项所述的***，其中，所述超声波检测基质包括：

柔性基底材料；以及

附着到所述基底材料的多个超声波检测组件(UDA)。

37.根据权利要求36所述的***，其中，所述基底材料包括柔性膜。

38.根据权利要求36或37所述的***，其中，所述基底材料包括棉或橡胶。

39.根据权利要求36至38中的任一项所述的***，其中，每个UDA包括用于检测由所述纳米机器人发射的超声波信号的多个超声波检测模块(UDM)，每个UDM包括布置在多个压电传感器上的刚性柱。

40.根据权利要求39所述的***，其中，所述刚性柱包括陶瓷材料、碳纤维或碳纳米管。

41.根据权利要求39或40所述的***，其中，所述刚性柱是圆柱形的形状。

42.根据权利要求39至41中的任一项所述的***，其中，每个超声波检测组件(UDA)包括以阵列进行布置的多个UDM，每个UDM的所述刚性柱具有与其他UDM的刚性柱不同的高度。

43.根据权利要求42所述的***，其中，所述UDA的所述刚性柱朝着所述UDA的中心在高度上增加。

44.根据权利要求39至43中的任一项所述的***，其中，所述UDA被配置为检测到达每个UDM的信号的信号数据，并从而计算所述信号起源的位置。

45.根据权利要求44所述的***，其中，所述信号数据包括每个信号的角分量、信号强度和飞行时间数据。

46.根据权利要求45所述的***，其中，所述角分量是根据跨所述多个压电传感器产生的电压差进行测量的。

47.根据权利要求46所述的***，其中，所述电压差用于计算输入信号的接近角，以建立所述衍射级的幅度。