微型载药机器人的制作方法

本实用新型涉及医疗装置领域，具体涉及一种微型载药机器人。

背景技术：

传统的给药过程是用注射或口服的方法将药物输送至患者体内，药物被患者吸收经全身血液循环运输到全身，药物特别是毒副作用较大的药物对患者机体其他部位造成的伤害较大，不能单独作用于患处，同时药物作用的效率非常低，造成药物不必要的浪费。

利用微型载药机器人靶向给药技术为机器人学、生物学、医学、材料学等学科的交叉产物，是当前世界范围内一个研究热点，其可以解决传统医学无法克服的难题，特别是用于治疗某些癌症以及心血管疾病。同时微型载药机器人携带药物靶向运动至患处释放，对患处进行定点治疗，可对患者机体的毒副作用降低到最小。

目前医用体内微型机器人大多使用内置的机械驱动装置提供动力，这额外增加了机器人的体积，为微型机器人小型化的设计带来困难，而且驱动装置往往含有金属或其他难以降解的材料，释放完药物还需有创取出，一旦遗失很可能造成医疗事故。

技术实现要素：

针对上述不足，本实用新型提供了一种微型载药机器人，该微型载药机器人完全采用可生物降解材料制成，通过外部光源刺激微型载药机器人的驱动部，对机器人的形态进行控制，定点释放药物，实现体外无创且无伤害的控制方式，且由于完全采用生物可降解材料，极大提高了安全性。

本实用新型为了实现上述目的，采用以下技术方案：

一种微型载药机器人，包括载药部和连接在载药部后端的驱动部，所述驱动部为对称设置的驱动件组成，所述驱动件包括外侧的弹性材料层和内侧的光控材料层。光控材料层用于接收外部光源的光刺激，从而发生形态的变化，带动外侧的弹性材料层的形态变化，驱动微型载药机器人游动。

进一步的，所述载药部为内部镂空且一端开口的仿生头部壳体，所述驱动件为尾鳍状，其一端固定连接在所述仿生头部壳体开口端的边缘。载药部和驱动件的形状不固定，可以根据设计需要设计不同的形状，这里考虑载药部采用头部圆润的仿生头部壳体，这种结构可以方便微型载药机器人在人体内游动，且对人体不会造成伤害，同时设计为内部镂空的壳体，可以减轻微型载药机器人的重量同时节约用料。另一方面，将驱动件设计为尾鳍状，这种双尾柔性游动结构可以极大的降低传统体内机器人尺寸，从而满足该微型载药机器人在血管、消化道内游动。

进一步的，所述驱动件具有伸直的第一状态和尾端向内弯曲的第二状态。本发明的微型载药机器人在接收到外部光的刺激时，光控材料层将吸收的光能转化为热能，使光控材料层变软，从而使得外侧的弹性材料层因弹性而恢复为平面状态，使驱动件处于伸直的第一状态；而当移开外部光源后，光控材料层不再接收外部光源的刺激，自然冷却后会产生收缩，拉动外侧的弹性材料层一起收缩，使得驱动件处于尾端向内弯曲的第二状态，在外部光刺激和自然冷却的反复作用下，驱动件在伸直的第一状态和尾端向内弯曲的第二状态之间切换，从而驱动微型载药机器人的游动。

优选的，所述载药部和所述弹性材料层为可生物降解的3d打印材料，所述光控材料层由温度敏感型生物可降解材料和吸光材料构成。可以理解的是，本发明的载药部和弹性材料层采用可生物降解的3d打印材料，一方面可以通过现有的光固化3d打印技术制成所需的机器人形状，另一方面由于生物可降解材料与人体具有很好的相容性或可降解，从而极大的降低了对人体的伤害；应当知晓的是，所述载药部和所述弹性材料层中可生物降解的3d打印材料可以是一样的，也可以是不一样的。而光控材料层中的吸光材料用于接收外部光源的光信号刺激而产生温度的变化，温度敏感型生物可降解材料则会在感应到温度变化时产生相变，从而使得光控材料层的状态产生改变，实现其伸直或弯曲收缩状态的变化。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于采用了针对低雷诺数运动的双尾柔性游动结构，本实用新型可以极大的降低传统体内机器人尺寸，因此本实用新型的微型载药机器人的尺寸可以满足在血管、消化道内游动。同时，由于该机器人的驱动方式可控，所以可以控制其在所需位置停止，所以取得了定点释放药物的技术效果，降低了传统治疗所需的血药浓度，且载药部为圆润的仿生头部设计，使得其更便于在人体内游动，且对人体不会造成伤害或不适。

2、由于本实用新型微型载药机器人驱动部的双尾结构采用了双层材料结构，包含弹性材料层和光控材料层，且光控材料层可接受外部从可见光到红外光波段的光信号的刺激，利用无线光控原理，控制本发明微型载药机器人在体内游动，因此，本实用新型实现了一种体外无创且无伤害的控制方式，且本实用新型的优选外部光信号为红外光源，红外光可以穿透人体表面到达人体内部，且红外光对人体没有危害。

3、由于本实用新型的微型载药机器人本身完全采用了生物可降解生物材料，不携带任何的金属或电池一类，没有泄漏的危险，因此极大的提高了体内靶向送药的安全性，且副作用极低。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的立体结构示意图；

图2为本实用新型一较佳实施例中驱动件21的立体结构示意图；

图3为图2中驱动件21的状态示意图。

图中：1.载药部，2.驱动部，21.驱动件，211.弹性材料层，212.光控材料层，a.第一状态，b.第二状态。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，一种微型载药机器人，包括固定连接的载药部1和驱动部2。

所述载药部1用于携带所需投放的药物，在本实施例中，所述载药部1为内部镂空的仿生头部壳体，其一端封闭，另一端开口，封闭端为圆润的仿生头部，这种结构可以方便微型载药机器人在人体内游动，且对人体不会造成伤害。进一步的，所述载药部1由可生物降解的3d打印材料制成，采用可生物降解的3d打印材料一方面可以满足载药部1的3d打印成型加工需求，另一方面其具有良好的生物相容性和可降解，对人体的副作用极低。

所述驱动部2用于在人体内驱动所述微型载药机器人游动，其包括两个对称设置的驱动件21组成，这里的驱动件形状不固定，可根据需要设计，请继续参阅图2，在本实施例中驱动件21为尾鳍状。进一步的，驱动件21由外侧的弹性材料层211和内侧的光控材料层212组成，在本实施例中，载药部1和弹性材料层211为一体成型结构。再结合图3，所述驱动件21具有伸直的第一状态a和尾端向内弯曲的第二状态b，当本实施例中的微型载药机器人收到外部光的刺激时，光控材料层212中的吸光材料将吸收的光能转化为热能，使光控材料层212中的温度敏感型生物可降解材料产生相变而变软，从而使得外侧的弹性材料层211因弹性而恢复为平面状态，使驱动件21处于图3所示的第一状态a；而当光控材料层212自然冷却后会产生收缩，拉动外侧的弹性材料层211一起收缩，使得驱动件21呈现如图3所示的第二状态b，在外部光刺激和自然冷却的反复作用下，驱动件21在伸直的第一状态a和尾端向内弯曲的第二状态b之间切换，从而驱动微型载药机器人游动。具体的，所述弹性材料层211由可生物降解的3d打印材料和光引发剂制成，这里的可生物降解的3d打印材料其作用与其在所述载药部1中的作用相同，弹性材料层211和载药部1所用的可生物降解的3d打印材料可以一样，也可以不一样。所述光控材料层212由温度敏感型生物可降解材料和吸光材料构成，温度敏感型生物可降解材料主要是为了感应温度的变化而产生相变，而吸光材料主要是为了接受光刺激信号将光能转化为热能，从而实现驱动件21的状态切换，驱动所述微型载药机器人游动。

下面对上述实施例中的微型载药机器人的工作方式作进一步介绍，从而更清楚完整的理解本实用新型的技术方案。

将微型载药机器人置于纯水中浸泡24h以上即可去除其内部残余的小分子，然后将微型载药机器人整体浸泡在需要的药物溶液中，浸泡时间直接影响载药量，通过控制浸泡时间即可实现对载药量的控制，一般来说48h以上载药量即达到饱和，此时微型载药机器人的载药部1即携带了所需的药物，然后将该微型载药机器人通过口服或静脉注射送入患者体内后，通过外部光源对机器人进行光控驱动，当微型载药机器人收到外部光的刺激时，光控材料层212中的吸光材料将吸收的光能转化为热能，使光控材料层212中的温度敏感型生物可降解材料产生相变而变软，从而使得外侧的弹性材料层211因弹性而恢复为平面状态，使驱动件21处于图3所示的第一状态a；而当光控材料层212自然冷却后会产生收缩，拉动外侧的弹性材料层211一起收缩，使得驱动件21呈现如图3所示的第二状态b，所述微型载药机器人驱动部2的驱动件21在外部光源的光刺激和自然冷却的反复作用下，在伸直的第一状态a和尾端向弯曲的第二状态b之间切换，推动微型载药机器人在患者体内游动，到达需求部位后，移开外部光源使其停止运动，通过静态释放药物或超声干预的方式，定点释放所携带的药物。这里的外部光源可以是红外光以及400nm~800nm波长的可见光，由于红外光有很强的穿透性，因此，在本实施例的实施方式中优选为红外光，载药部1释放药物当采用超声释放时，其释放药物速度与超声的信号强度成正比，如当采用0~100j的超声信号时，其药物释放速度可以从1h至1min不等。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和实质。

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