TWI572390B - Magnetic micro - nano - material motion control device and its operation method - Google Patents

Description

磁性微奈米材料運動控制裝置及其運作方法

本發明係關於一種控制裝置及其運作方法，尤指一種應用於控制磁性微奈米材料的運動，使磁性微奈米材料可在生物體內進行聚集、平移、旋轉、震動等活動而得作為傳遞藥物或清除血管內阻塞物等工具。

在各種奈米科技應用技術中，開發奈米生醫元件的重要性日趨益增，例如癌症早期診斷、藥物運送等許多項目均為主流之研究領域，而其中在生物相容性高的磁性奈米料操控技術上，目前則有進行協助腦中風診治及其他相關之應用。

腦中風大致可以分為缺血性與出血性兩大類。其中的缺血性腦中風又稱為腦梗塞，主要是因為腦血管病變造成血管狹窄，導致血液無法輕易通過，而後形成血栓致使完全阻塞發生。對於缺血性腦中風或一般血栓而言，以傳統的藥物，例如抗凝血劑、血小板抑制劑等，其作用僅防止血栓繼續擴大，而無法將已阻塞的血栓溶解。雖然目前已有部分國家廣泛使用血栓溶劑而能夠有效地疏通血管來進行治療，但此類藥物可能對人體造成腦出血併發症，在治療時效上也有非常嚴格的限制。再者，此類藥物因為半衰期短，所以必須長期注射，在體內的最高藥效通常也僅有投藥量的75%，而注射至人體也容易受到血液中其他蛋白質的影響而失去 藥效。雖然目前有一些以基因改質的方式提升藥物活性及半衰期的技術，然而這些方式還是難以避免藥物在體內輸送的過程中流失。

針對上述問題，目前已有技術使用磁性奈米粒子作為媒介，例如美國專利號US8715150，其係將磁性奈米粒子透過磁場控制，使其成為磁力棒，然後利用磁場使磁力棒旋轉，以使血栓逐漸剝離，剝離之碎屑與磁力棒集合成更大的磁性球體，並持續磨擦血栓，最終突破血栓。另外，此專利也有使磁性奈米粒子結合溶血栓藥物，讓溶血栓藥物能更有效地和血栓接觸。然而，此類技術目前的應用困難點在於控制磁性奈米粒子的設備過於龐大笨重，結構複雜而尚不能輕量化，因此在機動性、便利性以及成本等方面都仍待進一步改良。

本發明之主要目的，係提供一種磁性微奈米材料運動控制裝置，其可調控磁場以及方向，同時也可使磁場發生震盪，使磁性微奈米材料產生平移及旋轉運動。於此所指之磁性微奈米粒子可為具生物相容性且無毒性之四氧化三鐵，但不限於此，其粒子直徑約為數個奈米至數個微米。

本發明之另一目的，係提供一種磁性微奈米材料運動控制裝置，其可控制磁性微奈米材料作動而幫助藥物於生物體中傳遞，或者是清除血管阻塞物等，廣泛應用於生醫領域。

本發明之再一目的，係提供一種磁性微奈米材料運動控制裝置，其結構簡化而可在尺寸實現手持之可能性，具有高機動性，並因 此可適用於人體之任何部位。

為了達到上述之目的，本發明揭示了一種磁性微奈米材料運動控制裝置及其運作方法，用於吸引一磁性微奈米材料，其在結構上包含了：一轉盤；一腔體，其係設置於該轉盤之上；至少一第一磁鐵以及至少一第二磁鐵，其設置於該於腔體之一內部頂面，形成一靜磁場；以及一第三磁鐵，其係設置於該腔體之一內部底面而位於該第一磁鐵以及該第二磁鐵之下，其一磁鐵頂面靠近該內部頂面，且該第三磁鐵係為電磁鐵。而於運作方法上，則包含了步驟：注入一磁性微奈米材料於一生物體內；使用該磁性微奈米材料運動控制裝置靠近該磁性微奈米材料注入於該生物體內之位置，使該磁性微奈米材料受到靜磁場影響，形成至少一磁力棒；啟動該磁性微奈米材料運動控制裝置之一第三磁鐵，其係為電磁鐵，使該磁力棒旋轉或震動；以及調整該磁力棒之轉速或方向，使該磁力棒與該生物體內之一血管阻塞物磨擦，因而使該血管阻塞物被分散。

1‧‧‧腔體

10‧‧‧內部底面

11‧‧‧內部頂面

12‧‧‧支柱

2‧‧‧轉盤

31‧‧‧第一磁鐵

310‧‧‧第一板體

32‧‧‧第二磁鐵

320‧‧‧第二板體

33‧‧‧第三磁鐵

330‧‧‧磁鐵頂面

331‧‧‧升降模組

4‧‧‧磁力棒

S1~S4‧‧‧步驟

第1圖：其係為本發明一較佳實施例之結構分解示意圖；第2圖：其係為本發明另一較佳實施例之側視結構示意圖；第3圖：其係為本發明又一較佳實施例之部分結構示意圖，用以表示第一磁鐵以及第二磁鐵係分別固定於第一板體以及第二板體而以陣列方式排列，但本發明並不限制於使用陣列排列的形式，只要異性相吸形成一靜磁場皆包含之；第4圖：其係為本發明一較佳實施例之部分結構示意圖，用以表示靜磁場方向； 第5A圖：其係為本發明一較佳實施例中，磁力棒受磁場變化而旋轉之示意圖；第5B圖：其係為本發明一較佳實施例中，磁力棒受磁場變化而震動之示意圖；以及第6圖：其係為本發明一較佳實施例之運作方法步驟流程圖。

為使本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：請參考第1圖，在本發明之一較佳實施例中，其結構係包含一腔體1、一轉盤2、至少一第一磁鐵31、至少一第二磁鐵32以及一第三磁鐵33。其中，腔體1係設置於轉盤2之上；第一磁鐵31以及第二磁鐵32係設置於腔體1之內部頂面11；第三磁鐵33則係設置於腔體1之內部底面10而位於第一磁鐵31以及第二磁鐵32之下。

本發明在此較佳實施例中的腔體1僅係用於支撐與承載其他元件，內部底面10以及內部頂面11可透過複數個支柱12作連接而在腔體1之內撐起足夠的空間讓第三磁鐵33位於第一磁鐵31以及第二磁鐵32之下方，且其一磁鐵頂部330貼近於內部頂面11。本發明並不限制於使用支柱的形式，也可將各個元件密封於封閉的完整腔體之內。

本發明於此較佳實施例所使用之轉盤2係為電控轉盤，其可透過電控的方式旋轉整個腔體1，而其附屬之電路及控制單元則整合於其下方。腔體1之內部頂面11設置有第一磁鐵31以及第二磁鐵32，此第一磁鐵31以及第二磁鐵32可為單一之磁塊而直接黏合於 腔體1內部頂面11，或者是如第3圖所示，係分別透過第一板體310以及第二板體320而設置於腔體1之內部頂面11。第一磁鐵31以及第二磁鐵32可為長條狀的永久磁鐵，以形狀相同者為佳，兩者平行排列而使均勻的靜磁場分布於腔體1的上方區域，但本發明並不限制於使用長條狀的形式，也不限制於平行排列第一磁鐵31以及第二磁鐵32，只要是透過異性相吸而形成一靜磁場皆可。第一磁鐵31以及第二磁鐵32之排列以異性相吸為較佳，避免同性相斥之排列而造成第一磁鐵31以及第二磁鐵32的磁性經長期使用後有所耗損；再者，以異性相吸之排列也有助於磁力棒的形成，此部分於後段補述。

第一磁鐵31以及第二磁鐵32之功能係在於利用磁力聚集磁性微奈米材料。磁性微奈米粒子可為具生物相容性且無毒性之四氧化三鐵，但不限於此，其粒子直徑則約為數個奈米至數個微米。本發明在應用之前，這些磁性微奈米材料係以溶液為載體而預先注入生物體內，因此將本發明靠近這些磁性微奈米材料溶液注入生物體內之位置附近，例如貼於皮膚表面，使得位於生物體內之磁性微奈米材料受到生物體外的第一磁鐵31以及第二磁鐵32所提供的靜磁場影響，得以聚集而形成磁力棒4，如第4圖所示。

待磁力棒4形成，接著就可使用第三磁鐵33讓磁力棒4開始旋轉。第三磁鐵33係為一電磁鐵，經開啟而導入交流電後，由於交流電之電流方向會不斷變化，因此第三磁鐵33的磁場方向也會不斷變化，導致磁力棒4產生旋轉(如第5A圖所示)或是在一定範圍內發生高速震動(如第5B圖所示)。這些受第三磁鐵33之磁場變化而具轉動/震動能力之磁力棒4得以在生物體內進行清除血栓、血脂等 血管阻塞物之工作，也就是透過血栓物質與磁力棒4之間的磨擦，使得阻塞血管之血栓、血脂得以被分散為小塊，進而被突破、清除，達到消除血管阻塞物的目的。

基於上述的結構與機制，本發明在消除血栓的操作調控上，可利用：(A)改變輸入之交流電的強度而調整磁力棒4的旋轉轉速或震動速率；(B)第三磁鐵33與腔體1之接觸之面之間可進一步設置一升降模組331(如第2圖所示)，使磁力棒4得以隨著第三磁鐵33的垂直升降而有相對應的垂直移動，而若是在生物體外直接移動本發明，也可獲得類似的效果；或是(C)轉盤2的轉動則可改變第一磁鐵31以及第二磁鐵32所提供給磁性微奈米材料的靜磁場方向，使磁力棒4的旋轉軸受到改變，因而能以不同的角度對血管阻塞物進行磨擦，提高清除血管阻塞物的效率。

本發明在應用於清除血管阻塞物的整體方法中，可整理為以下步驟：步驟S1：注入一磁性微奈米材料於一生物體內；步驟S2：使用本發明之磁性微奈米材料運動控制裝置靠近該磁性微奈米材料注入於該生物體內之位置，使該磁性微奈米材料受到靜磁場影響，形成至少一磁力棒；步驟S3：啟動該磁性微奈米材料運動控制裝置之一第三磁鐵，其係為電磁鐵，使該磁力棒旋轉或震動；以及步驟S4：調整該磁力棒之轉速或方向，使該磁力棒與該生物體內之一血管阻塞物磨擦，因而使該血管阻塞物被分散。

綜上所述，本發明詳細揭示了一種磁性微奈米材料運動控制裝置，其係可有效地由生物體之外部進行磁控，除了可將磁性微奈米 材料引導至生物體內之特定位置進行應用，更可操控該些磁性微奈米材料作為在生物體內進行旋轉或是震動等各式運動行為之元件，因此使磁性微奈米材料被有效地運用於生物醫學領域。再者，本發明之結構較此技術領域之現有設計更為簡化，機動性較高，可以手持方式為之，亦可適用於人體的任何部位。基於上述多種優點，本發明確實為一種兼具實用與經濟價值之磁性微奈米材料運動控制裝置。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

1‧‧‧腔體

10‧‧‧內部底面

11‧‧‧內部頂面

12‧‧‧支柱

2‧‧‧轉盤

31‧‧‧第一磁鐵

32‧‧‧第二磁鐵

33‧‧‧第三磁鐵

330‧‧‧磁鐵頂面

Claims (8)

1. 一種磁性微奈米材料運動控制裝置，用於吸引一磁性微奈米材料，其係包含：一轉盤；一腔體，其係設置於該轉盤之上；至少一第一磁鐵以及至少一第二磁鐵，其設置於該腔體之一內部頂面，形成一靜磁場；以及一第三磁鐵，其係設置於該腔體之一內部底面而位於該第一磁鐵以及該第二磁鐵之下，其一磁鐵頂面靠近該內部頂面，且該第三磁鐵係為電磁鐵。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磁性微奈米材料運動控制裝置，其中該第一磁鐵以及該第二磁鐵之形狀係相同。
3. 如申請專利範圍第1項所述之磁性微奈米材料運動控制裝置，其中該轉盤為電控轉盤。
4. 如申請專利範圍第1項所述之磁性微奈米材料運動控制裝置，其中該第一磁鐵以及該第二磁鐵係分別透過一第一板體以及一第二板體而設置於該腔體之該內部頂面。
5. 如申請專利範圍第1項所述之磁性微奈米材料運動控制裝置，其中該第三磁鐵係透過交流電供應電力而產生磁性。
6. 如申請專利範圍第1項所述之磁性微奈米材料運動控制裝置，其中該第一磁鐵以及該第二磁鐵係用以使該磁性微奈米材料聚集為至少一磁力棒，該磁性微奈米材料係位於一生物體內。
7. 如申請專利範圍第6項所述之磁性微奈米材料運動控制裝置，其中該第三磁鐵係用以使該磁力棒旋轉。
8. 如申請專利範圍第1項所述之磁性微奈米材料運動控制裝置，其中該第一磁鐵以及該第二磁鐵係平行排列。