[发明专利]基于振动激励产生微流体用于操作微小目标的装置及方法

权利要求书

1.基于振动激励产生微流体用于操作微小目标的装置，其特征在于，包括处于同一平面内的铜棒(1)、压电陶瓷致动器(2)、连接块(3)和微移液管(4)；所述微移液管(4)的一端为尖端，另一端为连接端；所述压电陶瓷致动器(2)的一端与所述铜棒(1)的一端垂直固定，所述压电陶瓷致动器(2)的另一端通过连接块(3)与所述微移液管(4)的连接端垂直固定连接，所述微移液管(4)的尖端和微小目标均放置在开放的液体环境中；

通过向所述压电陶瓷致动器(2)输入正弦波电压使所述微移液管(4)在液体环境中产生微流体驱动微小目标移动。

2.如权利要求1所述的基于振动激励产生微流体用于操作微小目标的装置，其特征在于，所述铜棒(1)的另一端固定在具有三个自由度的微操作机器人上。

3.基于振动激励产生微流体用于操作微小目标的方法，它使用如权利要求1所述的装置，其特征在于：

将微小目标放置在所述微移液管(4)尖端的外圆周方向设定范围内的任一位置处并使微小目标处于液体环境中，向所述压电陶瓷致动器(2)输入共振电压，带动所述微移液管(4)振动使液体环境产生微流体涡流，微小目标靠近微流体涡流中心的一侧表面的绝对压强小于另一侧，形成一个施加在微小目标上的指向微流体涡流中心的压力作为捕获力，推动微小目标向微流体涡流中心运动，直至微小目标高压侧受力与微流体涡流对微小目标的反作用力达到平衡；此时，所述微移液管(4)圆周运动使微流体涡流产生的流速梯度使微小目标在相应平面内按照与所述微移液管(4)圆周运动方向相反的方向旋转；

当所述装置整体移动时，微小目标通过微流体涡流跟随所述微移液管(4)一起平移运动。

4.基于振动激励产生微流体用于操作微小目标的方法，它使用如权利要求1所述的装置，其特征在于：

将微小目标放置在所述微移液管(4)轴向上尖端的外侧，向所述压电陶瓷致动器(2)输入非共振电压，所述微移液管(4)在所述压电陶瓷致动器(2)的驱动下沿所述微移液管(4)长度方向做一维往复振动，所述微移液管(4)振动使液体环境产生微流体涡流，微小目标靠近微流体涡流中心的一侧表面的绝对压强小于另一侧，形成一个施加在微小目标上的指向微流体涡流中心的压力作为捕获力，推动微小目标沿所述微移液管(4)轴向向微流体涡流中心运动，直至微小目标高压侧受力与微流体涡流对微小目标的反作用力达到平衡；此时，所述微移液管(4)振动使微流体涡流产生的流速梯度使微小目标在设定平面内旋转；

当所述装置整体移动时，微小目标通过微流体涡流跟随所述微移液管(4)一起平移运动。