[发明专利]用于非接触式轴向粒子旋转和解耦的粒子推进的方法和装置

说明书

用于磁性粒子操控的装置和方法，其能够利用产生的磁场和磁场梯度使得粒子独立地旋转和平移，该装置和方法产生了期望的解耦的平移运动和旋转运动。用于操控的装置和方法可被实现为同时涉及许多粒子。用于引起旋转运动的旋转磁场可被改变以引起粒子运动，该粒子运动与旋转磁场是同相的或异相的。本文所描述的磁场和磁场梯度可通过永久磁体、电磁体或永久磁体和电磁体的一些组合来产生。

交叉引用

根据美国法典第35章第119(e)款，本申请要求在2014年10月31日提交的题目为“METHOD AND APPARATUS FOR NON-CONTACT AXIAL PARTICLE ROTATION AND DECOUPLEDPARTICLE PROPULSION”的美国临时专利申请No.62/073,360(其全部内容通过引用而并入)的优先权。

技术领域

所公开的实施方式涉及操控磁性粒子的方法和装置。

发明内容

所公开的实施方式提供了用于磁性粒子操控的装置和方法，其能够利用产生的磁场和磁场梯度使得粒子独立地旋转和平移，该装置和方法产生了期望的解耦的平移运动和旋转运动。

所公开的实施方式实现了操控这种具有超过一个磁化强度方向的粒子。

所公开的实施方式提供了可被实现为同时涉及许多粒子的用于操控的装置和方法。

所公开的实施方式提供了用于操控至少一个粒子的装置和方法，其将用于使粒子平移的磁场梯度和用于使至少一个粒子旋转的磁场组合，该方法用于同时引起粒子的平移和旋转。

所公开的实施方式提供并使用旋转磁场，以引起旋转运动，其中，旋转磁场可以被改变以引起粒子运动，该粒子运动与旋转磁场是同相的或异相的。

所公开的实施方式提供并使用可通过永久磁体、电磁体或永久磁体和电磁体的一些组合来产生的磁场和磁场梯度。

附图说明

具体的描述尤其涉及以下附图，其中：

图1至图4示出其中通过施加具有零场梯度或可忽略的场梯度(H_{旋转-零-梯度})的旋转磁场来实现旋转操控的实施方式。

图5至图6示出可使用超顺磁性粒子的实施方式，该超顺磁性粒子可部分地涂覆有铁磁性组分，该铁磁性组分在与粒子的长轴线垂直的方向上被磁化。

图7至图8示出根据至少一个所公开的实施方式，一旦磁场被移除，图5至图6中示出的粒子的超顺磁性主体的磁化强度将怎样经历奈耳(Neelian)松弛(由于纳米粒子内的固有磁化强度的改变而产生)。

图9至图14示出根据所公开的实施方式提供的配置，以在根据至少一个所公开的实施方式的一个或多个粒子上提供旋转力和推进力的组合。

图15示出根据至少一个所公开的实施方式的具有磁性段的圆柱体，该磁性段的长度大于两倍的圆柱体直径，且该磁性段具有沿着圆柱体的长度的磁化强度轴线。

图16示出根据所公开的实施方式提供的装置的操作的一个示例。

具体实施方式

对磁场的频繁引用需要简洁的术语索引。

具有可忽略的梯度的磁场可被称为H_零-梯度。如果该磁场是旋转的，则其可被称为H_{旋转-零-梯度}。具有零梯度的旋转场的一个示例为由这样的交流载流线圈所产生的场：该交流载流线圈围绕与该线圈的面平行的任一轴线旋转。通过使交流载流导线围绕与该导线的面平行的轴线旋转，在该线圈的中心处产生零梯度磁场。