[发明专利]一种基于模块化的宏微结合细胞夹持平台

说明书

本发明公开一种基于模块化的宏微结合细胞夹持平台，包括三自由度电动位移平台、Z型连接件、夹持器底座、可拆卸夹持末端和夹持探针；夹持器底座包括基体、压电陶瓷驱动器、桥型位移放大机构、L型杠杆放大机构、平行四边形机构；Z型连接件与三自由度电动位移平台连接；夹持器底座与Z型连接件连接；可拆卸夹持末端与夹持器底座连接；可拆卸夹持末端安装有夹持探针；压电陶瓷驱动器安装在桥型位移放大机构中；桥型位移放大机构的上方相对称的设置有L型杠杆放大机构，每个L型杠杆放大机构的外侧均连接有平行四边形机构；使用时，通过宏动模块实现细胞在X、Y、Z三个方向上的移动。通过微动模块实现对细胞的精准夹持与释放。

技术领域

本发明属于细胞夹持领域，特别是涉及一种模块化宏微结合的四自由度细胞夹持平台。

背景技术

随着科技的进步，微纳米技术在生物医学应用、微操作、微组装和许多其他领域都有着重要作用。其中，面向细胞的夹持操作领域主要利用电热变形实现细胞夹持的目的。但是，如何利用压电陶瓷驱动器输出力大、体积小、快速响应、刚度高的优点对细胞进行夹持操作还存在着很大的不足。另外，在所设计的细胞夹持器通常是固定的，无法在细胞夹持后，对细胞进行大范围、持续性的移动，以实现对单个细胞进行分离的目的。并且，目前的细胞夹持器，加持末端固定，无法根据不同的细胞灵活调整不同的加持末端，夹持尖端难以更换等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于模块化的宏微结合细胞夹持平台，该细胞夹持平台具有可更换末端执行器接口、制造成本低等特点。具有较大的夹持范围和移动范围，能够实现对细胞夹持、分离和释放操作。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于模块化的宏微结合细胞夹持平台，包括宏动模块和微动模块，宏动模块包括三自由度电动位移平台和Z型连接件，微动模块包括夹持器底座、可拆卸夹持末端和夹持探针，所述三自由度电动位移平台包括X向直线电机、Y向直线电机和Z向直线电机，夹持器底座包括基体、压电陶瓷驱动器、桥型位移放大机构、L型杠杆放大机构、平行四边形机构；

所述Z型连接件与三自由度电动位移平台通过螺栓连接；所述夹持器底座与Z型连接件通过螺栓连接；所述可拆卸夹持末端与夹持器底座通过螺栓连接；所述可拆卸夹持末端安装有夹持探针并通过预紧螺栓进行预紧固定；所述压电陶瓷驱动器通过预紧螺栓安装在所述桥型位移放大机构中，压电陶瓷驱动器的中心线与所述桥型位移放大机构的横向中心线重合；所述桥型位移放大机构设有可移动的左侧横梁和右侧横梁，所述左侧横梁与右侧横梁的上部之间和下部之间均通过四连杆机构相连，每个四连杆机构内的各连杆均通过柔性铰链Ⅰ连接；桥型位移放大机构的上方左右相对称的设置有所述L型杠杆放大机构，每个L型杠杆放大机构的外侧均连接有所述平行四边形机构；所述L型杠杆放大机构由柔性铰链Ⅱ、柔性铰链Ⅲ、柔性铰链Ⅳ与L型刚性连杆组成，L型杠杆放大机构通过柔性铰链Ⅱ与下方的桥型位移放大机构相连，L型杠杆放大机构通过柔性铰链Ⅲ与基体连接；每个所述平行四边形机构由刚性杆和四个柔性铰链Ⅴ组成，并且通过柔性铰链Ⅳ与L型杠杆放大机构连接；在所述平行四边形机构的输出端设有与平行四边形机构相互垂直的连接梁；所述连接梁上设有能够连接不同可拆卸夹持末端的螺纹孔和定位销；所述平行四边形机构通过柔性铰链Ⅴ与基体连接。

进一步的，所述三自由度电动位移平台、Z型连接件组成宏动模块，夹持器底座、可拆卸夹持末端、夹持探针共同组成微动模块，所述微动模块和宏动模块通过Z型连接件相互连接，保证微动模块与宏动模块的同步运动。

进一步的，所述微夹持器底座为沿所述桥型位移放大机构纵向轴线左右对称的结构。

进一步的，所述平行四边形机构的输出端和输入端分别设置在远离和靠近所述基体的端部。

进一步的，所述Z型连接件和夹持器底座均设有定位孔。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：