[发明专利]一种液体环境下的微型机器人推进装置

说明书

本发明涉及微型机器人领域，具体涉及一种液体环境下的微型机器人推进装置，包括：压电薄膜、插指电极、声能反射栅、基底，其中：基底上表面具有偏心设置的向下的凹部形成的凹槽；压电薄膜位于基底上方设置，且覆盖基底，压电薄膜位于凹槽的部分具有条形孔，条形孔与凹槽连通，使得位于凹槽上方的压电薄膜与凹槽形成开放性腔体，构成谐振腔；插指电极布设于压电薄膜表面，插指电极与条形孔平行设置；声能反射栅布设于压电薄膜表面，且位于插指电极的远离条形孔的一侧，声能反射栅与条形孔平行设置。本发明装置结构可靠、体积微小、能够实现晶圆级批量生产。

技术领域

本发明涉及微型机器人领域，具体涉及适用于液体环境下的微型机器人推进装置。

背景技术

基于体积小、可操控性强、便于人体植入等优势，液体环境下的微型机器人备受期望应用于生物医学领域，未来实现对人体病灶组织的定向给药及治疗。

目前，科学家已成功探索出借助外部物理场诸如电场、磁场、声场、光或化学反应等实现对适用于液体环境的微型机器人进行驱动或操控。而考虑到与生物活体的兼容性，化学反应、电场展现出特有弊端，在为微型机器人提供能源与动力的众多方案中，超声驱动被认为是一种无损、高效、适用范围广的推进方法。

于2012年，公开了一种采用兆赫兹超声波驱动金属微棒在水溶液中游动的技术，其游动速度可达200μm/s。此后，更多的利用超声波作为驱动装置的相关技术被报道，如利用超声汽化驱动装有聚合物的微型管，利用超声驻波环形排列微型链条等。目前，现有微型机器人的超声推进方案推进速度大多为μm/s级别。

为了能够应用于对微型机器人的移动方向的精确控制有更高要求的场景，如上述生物医学领域的定向给药的场景，需要能够有易操控性的推进装置来推进微型机器人。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种液体环境下的微型机器人推进装置，适用于推进液体环境下的微型机器人，且具有易操控的特点。

一种推进装置，包括：

压电薄膜、插指电极、声能反射栅、基底，其中：

所述基底上表面具有偏心设置的向下的凹部形成的凹槽；

所述压电薄膜位于所述基底上方设置，且覆盖所述基底，所述压电薄膜位于所述凹槽的部分具有条形孔，所述条形孔与所述凹槽连通，使得位于所述凹槽上方的所述压电薄膜与所述凹槽形成开放性腔体，构成谐振腔；

所述插指电极布设于压电薄膜表面，所述插指电极与所述条形孔平行设置；

所述声能反射栅布设于压电薄膜表面，且位于所述插指电极的远离所述条形孔的一侧，所述声能反射栅与所述条形孔平行设置。

由上，本发明通过采取以上结构的设计可以极大地缩小该装置尺寸，具有易操控性的特性，可应用于生物医学领域的定向给药的场景。并且结构简单可靠、体积微小、能够实现晶圆级批量生产、高效率、可编程。

可选地，所述插指电极包括：布设于压电薄膜上表面的梳状顶部插指电极，布设于压电薄膜下表面的梳状底部插指电极；

所述顶部插指电极与所述底部插指电极反对称设置。

所述顶部插指电极总线接信号端，所述底部插指电极整体接地。

由上，谐振腔内外分布不同接线的插指电极，便于电信号控制该装置驱动。

可选地，所述声能反射栅包括：布设于压电薄膜上下表面，且对齐设置的若干独立的平行的金属板阵列，且平行于所述条形孔设置。

所述声能反射栅的宽度、电极覆盖率与插指电极相同。

可选地所述的推进装置，其特征在于，所述压电薄膜为以下之一材料构成：氮化铝、氧化锌、铌酸锂、压电石英压电陶瓷、或聚偏氟乙烯聚合物等；