[发明专利]微纳米尺度物体的超声操控系统

说明书

技术领域：

    本发明属于生物医学、微纳制造和纳米科学领域，涉及利用超声实现微纳米尺度物体的捕捉、移动、释放、旋转、定向、去除、穿刺、液滴发生和释放等功能的操控系统。

背景技术：

微米尺度物质的操控如捕捉、移动、释放、旋转、定向、去除、穿刺、物质输送、液滴发生和释放，在微电子器件、光学器件、微纳作动器与微纳换能器的制造、装配和测试以及生物细胞的受精、遗传物质输入、切割和粉碎等方面有着重要的应用。和其他的物理方法如激光钳、原子力探针、电泳和磁性作动器相比，超声操控方法的优点包括对样品的热损害小、对样品材料的无选择性、操控器结构简单重量轻体积小以及系统成本低等。但是，在本发明之前，国内外只有可操控微纳米尺度物体的超声器件，尚无相关的超声操控系统。

发明内容：

本发明的目的是提供微纳物质超声操控系统。该系统借助于超声操控子系统和光学显微镜子系统，实现单个微纳米尺度物体的捕捉、移动和释放；微纳米物体的装配；微升或纳升液滴的发生和释放；单个细胞的生物学操控如受精、遗传物质植入和切割等。

微纳米尺度物体的超声操控系统，包括至少一个探针、探针机械励振机构及其驱动电路，超声探针及其励振机构被安装在一个微/纳米精度的XYZ移动台上，光学显微子系统用于操控过程的观察。

所述超声探针为实心或者空心结构，实心结构用于微纳尺度物体的捕捉、移动、释放、旋转和去除等操控，空心结构用于微升和纳升液滴的发生和释放。

所述的至少一个超声探针为至少一个可拆卸式超声探针，以及不振动探针，不振动探针可以增加系统的操控功能。此时，超声探针用于微纳物体的捕捉，不振动探针用于穿刺、受精、遗传物质输入等操控。

本发明既可以利用超声台聚集低浓度的纳米物质，又可以通过不同的探头实现不同的纳米物质操作；利用该系统可以实现单个微纳米尺度物体的捕捉、移动和释放；实现微纳米物体的装配；实现微升或纳升液滴的发生和释放；实现单个细胞的生物学操控如受精、遗传物质植入和切割等。本发明中的操控系统具有对生物样品无热损害、对于样品的材料无选择性、结构简单以及便于操作的优点。

附图说明：

图1：微纳操控系统的结构图；

图中标号名称：1：光学显微系统；2：超声探针；3：超声探针的励振机构；4：载波片或超声台；5：载物台；6：机械励振机构的驱动电路。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方案进行详细说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，现具体说明本发明所述利用实心超声探针对单根纳米线进行定向、捕捉、移动和释放的过程。该装置包括一个光学显微系统1，超声探针2，超声探针的机械励振机构3，载波片4，载物台5和机械励振机构的驱动电路6，超声探针2一端置于载物台5的载波片4上，另一端经钢针连接至机械励振机构的钢针上。Keyence VHX-1000型号的显微镜作为光学显微系统 1，直径均匀的玻璃纤维被用作超声探针2，普通的三明治型压电换能器被用作超声换能器，即机械励振机构3，硅板被用作载波片4，显微镜自带三维平台被用作载物台5，功率放大器与信号发生器被用作机械励振机构的驱动电路6，实验中，机械励振机构3对均匀直径的钢针励振,使其作弯曲振动，通过钢针对粘结在其另一端的超声探针2的根部励振，使其作弯曲振动, 超声探针2的下部浸没于载波片4上的银纳米线悬浊液薄膜中，振动的超声探针2在其周围产生声学涡流，利用该涡流对悬浊液中的银纳米线进行定向、捕捉、移动和释放。为了便于对低浓度悬浊液进行操控，用超声台代替载波片，超声台的振动可把微纳物质移动到台子的中央，使得操控的效率更高。