本技術(shù)涉及磁場驅(qū)動，尤其涉及一種磁性微粒的驅(qū)動系統(tǒng)和方法、存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代醫(yī)學和醫(yī)療技術(shù)的條件下，通常通過口服或者靜脈注射藥物，讓藥物經(jīng)過人體的循環(huán)系統(tǒng)達到靶向位置來治療各種疾病，如炎癥、癌癥、組織損傷等。這樣的給藥方式不僅會使得藥物在循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)生損失導致靶向位置的藥物濃度降低，藥物的療效降低，還會影響正常的組織。為了減少傳統(tǒng)給藥方式對于人體正常組織的副作用以及提高藥物在靶向位置的濃度，利用具有生物和醫(yī)學功能的微納米顆粒，進行載藥的技術(shù)得到迅速發(fā)展。

2、隨著科學技術(shù)的發(fā)展以及學科之間的融合，機器人與控制工程，人工智能技術(shù)，材料學以及生物醫(yī)學等學科相交叉，微納載藥體可控性差的缺陷得到改善。相關(guān)研究使用不同的功能性材料制備微納載藥體，使得微納載藥體能夠?qū)⑼獠康尿?qū)動能量源(例如磁場、光、超聲、電)轉(zhuǎn)換成機械運動，進而能夠讓微納載藥體成為微型機器人一樣在模擬體內(nèi)的流體環(huán)境中完成精確的運動和導航。在這些外部驅(qū)動場中，磁場因高可控性、無污染、能夠穿透生物組織等優(yōu)點，而被廣泛應用于驅(qū)動微型機器人。然而目前由于單一的載藥微型機器人或顆粒遞藥量十分有限，如何增加載藥納米顆粒到達目標區(qū)域的藥物量，增強疾病治療的效果，成為了亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實施例的主要目的在于提出一種磁性微粒的驅(qū)動系統(tǒng)和方法、存儲介質(zhì)，旨在將磁性微粒形成渦流狀集群，驅(qū)動渦流狀微粒集群到達目標位置進行藥物遞送，增加到達目標區(qū)域的藥物量提高遞送效率增加到達目標區(qū)域的藥物量，提升疾病治療的效果。

2、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實施例的第一方面提出了一種磁性微粒的驅(qū)動系統(tǒng)，所述磁性微粒的驅(qū)動系統(tǒng)包括：

3、支架；

4、多個電磁線圈，所述電磁線圈由導線螺旋包絡(luò)在銅芯上組成，所述銅芯用于增加生成磁場的磁場梯度，并朝向所述目標磁性微粒；

5、線圈電磁驅(qū)動模組，電連接所述電磁線圈，各個所述電磁線圈輸入信號均為正弦交流信號，各個所述電磁線圈輸入信號之間存在著固定的相位差以形成工作空間內(nèi)的旋轉(zhuǎn)梯度磁場，以驅(qū)動所述目標磁性微粒匯集形成渦流狀微粒集群，并在不同應用場景調(diào)整驅(qū)動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)頻率或是單個所述電磁線圈的電壓。

6、在一些實施例，所述線圈電磁驅(qū)動模組，包括：

7、上位機，用于遠程接收外部的操控指令；

8、控制器，電連接所述上位機，用于基于所述操控指令生成控制信號，并將控制信號發(fā)送給驅(qū)動電路；

9、驅(qū)動電路，電連接所述控制器，用于接收所述控制信號，并根據(jù)所述控制信號調(diào)節(jié)所述第一線圈組和所述第二線圈組的旋轉(zhuǎn)磁場頻率和輸入電壓。

10、在一些實施例，多個所述電磁線圈劃分成第一線圈組和第二線圈組；所述第一線圈組設(shè)置于所述支架的上方，且所述第一線圈組朝向目標磁性微粒；

11、所述第二線圈組設(shè)置于所述支架的下方，且所述第二線圈組朝向所述目標磁性微粒；

12、所述第一線圈組和所述第二線圈組之間的距離為10厘米，所述第一線圈組內(nèi)的所述電磁線圈之間的夾角為120°，所述第二線圈組內(nèi)的所述電磁線圈之間的夾角為120°，所述目標磁性微粒的尺寸為100nm至100um。

13、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實施例的第二方面提出了一種磁性微粒的驅(qū)動方法，應用于如第一方面所述的磁性微粒的驅(qū)動系統(tǒng)，所述方法包括：

14、獲取目標磁性微粒的尺寸參數(shù)和所述目標磁性微粒所在溶液的環(huán)境參數(shù)；

15、根據(jù)所述尺寸參數(shù)和所述環(huán)境參數(shù)從預設(shè)的候選電壓區(qū)間中篩選出目標電壓區(qū)間；

16、根據(jù)所述尺寸參數(shù)和所述環(huán)境參數(shù)從預設(shè)的候選旋轉(zhuǎn)磁場頻率中篩選出目標旋轉(zhuǎn)磁場頻率；

17、根據(jù)所述目標電壓區(qū)間和所述目標旋轉(zhuǎn)磁場頻率對各個所述電磁線圈的正弦輸入信號進行設(shè)置，在工作平面內(nèi)生成旋轉(zhuǎn)梯度，以驅(qū)動所述目標磁性微粒聚攏成渦流狀微粒集群；

18、接收電壓調(diào)節(jié)指令，并根據(jù)所述電壓調(diào)節(jié)指令更改單個或至少兩個所述電磁線圈的輸入電壓，以驅(qū)動所述渦流狀微粒集群向著目標方向移動至目標區(qū)域或者分裂成多個集群。

19、在一些實施例，所述根據(jù)所述尺寸參數(shù)和所述環(huán)境參數(shù)從預設(shè)的候選電壓區(qū)間中篩選出目標電壓區(qū)間，包括：

20、根據(jù)所述尺寸參數(shù)從所述候選電壓區(qū)間中篩選出選定電壓區(qū)間；

21、根據(jù)所述環(huán)境參數(shù)從所述選定電壓區(qū)間中選出對應的電壓區(qū)間，得到所述目標電壓區(qū)間。

22、在一些實施例，在所述根據(jù)所述目標電壓區(qū)間和所述目標旋轉(zhuǎn)磁場頻率對各個所述電磁線圈的正弦輸入信號進行設(shè)置，在工作平面內(nèi)生成旋轉(zhuǎn)梯度，以驅(qū)動所述目標磁性微粒聚攏成渦流狀微粒集群之后，所述方法還包括：

23、獲取微粒圖像；其中，所述微粒圖像通過拍攝多個所述目標磁性微粒得到；

24、根據(jù)所述微粒圖像對所述目標磁性微粒的聚集狀態(tài)進行檢測，得到微粒聚集狀態(tài)；

25、若所述微粒聚集狀態(tài)為聚集失敗狀態(tài)，根據(jù)所述微粒圖像對所述目標磁性微粒進行聚集失效因素檢測，得到微粒聚集失效因素信息；

26、根據(jù)所述微粒聚集失效因素信息調(diào)節(jié)所述目標電壓區(qū)間和所述目標旋轉(zhuǎn)磁場頻率。

27、在一些實施例，所述根據(jù)所述微粒聚集失效因素信息調(diào)節(jié)所述目標電壓區(qū)間和所述目標旋轉(zhuǎn)磁場頻率，包括：

28、若所述微粒聚集失效因素信息表征所述目標磁性微粒的磁場強度不足，增大所述目標電壓區(qū)間；

29、若所述微粒聚集失效因素信息表征所述目標磁性微粒的旋轉(zhuǎn)磁場頻率不足，增大所述目標旋轉(zhuǎn)磁場頻率。

30、在一些實施例，在所述根據(jù)所述目標電壓區(qū)間和所述目標旋轉(zhuǎn)磁場頻率對各個所述電磁線圈的正弦輸入信號進行設(shè)置，在工作平面內(nèi)生成旋轉(zhuǎn)梯度，以驅(qū)動所述目標磁性微粒聚攏成渦流狀微粒集群之后，所述方法還包括：

31、獲取目標應用場景信息；

32、根據(jù)所述目標應用場景信息對所述集群的形態(tài)進行調(diào)整；

33、增大任意方向兩側(cè)所述電磁線圈的電壓，使得兩側(cè)磁場梯度增大，以使所述集群由渦流狀變?yōu)殚L條形；

34、繼續(xù)增大所述兩側(cè)所述電磁線圈的電壓，以使所述長條形的所述集群分裂為多個較小集群。

35、在一些實施例，在所述獲取微粒圖像之后，所述方法還包括：

36、根據(jù)所述集群所處位置和目標區(qū)域位置，確定所述集群所需移動方向，得到所述集群移動方向信息；

37、接收根據(jù)集群移動方向信息反饋的聚集方向調(diào)節(jié)信息；

38、根據(jù)所述聚集方向調(diào)節(jié)信息從多個所述電磁線圈中篩選出選中線圈；

39、根據(jù)預設(shè)的輸入?yún)?shù)調(diào)節(jié)所述選中線圈的電壓和旋轉(zhuǎn)磁場頻率。

40、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實施例的第三方面提出了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述第一方面所述的方法。

41、本技術(shù)提出的磁性微粒的驅(qū)動系統(tǒng)和方法、存儲介質(zhì),其通過基于不同目標磁性微粒的尺寸參數(shù)和目標磁性微粒所處溶液的環(huán)境參數(shù)，針對性地調(diào)節(jié)第一線圈組和第二線圈組的電壓區(qū)間和旋轉(zhuǎn)磁場頻率，讓第一線圈組和第二線圈組之間產(chǎn)生固定相位差使得空間內(nèi)生成旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動原本均勻分散在溶液中的目標磁性微粒形成渦流狀微粒集群，當?shù)谝痪€圈組和第二線圈組之間存在電壓差以驅(qū)動渦流狀微粒集群朝著高電壓的線圈方向移動，并達到目標區(qū)域。因此，驅(qū)動渦流狀微粒集群到達目標位置進行藥物遞送，增加到達目標區(qū)域的藥物量提高遞送效率，提升疾病治療的效果。