CN111341519A - 一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微纳机器人磁场驱动控制领域，更具体的说是一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，包括底部支撑结构、载物台支撑结构、风冷散热装置、异型亥姆霍兹线圈和Z向标准亥姆霍兹线圈，所述底部支撑结构上固定连接有异型亥姆霍兹线圈，异型亥姆霍兹线圈内固定连接有载物台支撑结构，异型亥姆霍兹线圈的上下两侧均固定连接有Z向标准亥姆霍兹线圈，异型亥姆霍兹线圈Y向的两侧均设置有风冷散热装置，可以通过异型亥姆霍兹线圈的异型设计能够适应显微镜安装空间有限的要求，并且能够按照实验要求产生磁场强度大、匀强磁场范围广的磁场；同时本装置还设置有风冷散热装置，满足实验人员使用磁场驱动装置进行长时间实验观测的要求。

Description

一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置
技术领域
本发明涉及微纳机器人磁场驱动控制领域，更具体的说是一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置。
背景技术
亥姆霍兹线圈是一种制造小范围区域均匀磁场的器件。由于亥姆霍兹线圈具有良好的开敞性质，是物理实验常使用的器件。因德国物理学者赫尔曼·冯·亥姆霍兹而命名。其磁场产生的原理是通过对线圈中通入激励电流，进而在两个相对的线圈中产生近乎均匀的信号磁场。磁场的大小以及频率由激励电流强度以及电流频率所决定。
现有亥姆霍兹线圈大多由于没有使用空间的限制而设计成标准亥姆霍兹线圈，即线圈中心距和线圈理论半径相等。但由于LEICA显微镜的镜头直径大长度短，可用于设计三轴亥姆霍兹线圈的空间有限，难以使用标准亥姆霍兹线圈实现特定的匀强磁场要求。
例如公开号CN201975196U一种三维亥姆霍兹线圈交直流磁场发生装置，包括产生磁场的线圈和控制装置，控制装置包括电脑以及控制器，线圈由两两互相垂直的三对亥姆霍兹线圈组成，所述的三对亥姆霍兹线圈的轴向方向分别对应三维坐标轴中的X轴、Y轴和Z轴，三对亥姆霍兹线圈的中心点为坐标原点。
现有亥姆霍兹线圈大多没有散热系统，通电线圈产生热量因不能及时耗散使线圈温度过高，易击穿漆包线的绝缘层而引起短路。同时，线圈中心观测区域的温度过高还会影响微纳机器人的观测，甚至影响其在溶液中的反应，对实验人员造成极大困扰。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，可以对装置进行风冷散热，满足实验人员对于磁场发生装置产生磁场强度及匀强范围的要求和长时间实验观测的要求。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，包括底部支撑结构、载物台支撑结构、风冷散热装置、异型亥姆霍兹线圈和Z向标准亥姆霍兹线圈，所述底部支撑结构上固定连接有异型亥姆霍兹线圈，异型亥姆霍兹线圈内固定连接有载物台支撑结构，异型亥姆霍兹线圈的上下两侧均固定连接有Z向标准亥姆霍兹线圈，异型亥姆霍兹线圈Y向的两侧均设置有风冷散热装置。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，所述异型亥姆霍兹线圈由两个X向异型亥姆霍兹线圈和两个Y向异型亥姆霍兹线圈组成，X向异型亥姆霍兹线圈和Y向异型亥姆霍兹线圈的中心距和线圈理论半径不等。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，所述X向异型亥姆霍兹线圈包括X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板、固定连接铜柱和X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板，X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板和X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板之间通过多个固定连接铜柱连接，多个固定连接铜柱的外侧和X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板与X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板之间构成U型凹槽，U型凹槽内缠绕有X向异型亥姆霍兹线圈缠。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，所述Y向异型亥姆霍兹线圈包括Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板、固定连接铜柱和Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板，Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板和Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板之间通过多个固定连接铜柱连接，多个固定连接铜柱的外侧和Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板与Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板之间构成U型凹槽，U型凹槽内缠绕有Y向异型亥姆霍兹线圈缠，相邻的X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板和Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板之间通过连接固定角码连接，载物台支撑结构通过固定角码连接在两个X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板之间。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，所述风冷散热装置包括散热片和直流供电静音风扇，底部支撑结构的两侧均固定连接有多个散热片，两侧的多个散热片的外侧均设置有直流供电静音风扇。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，所述直流供电静音风扇对应位置的Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板为封闭结构。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，所述多个散热片和对应的Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板之间接触平面涂抹导热系数高的导热硅脂。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，所述两个直流供电静音风扇均使用胶接固定在底部支撑结构上。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，所述Z向标准亥姆霍兹线圈包括Z向标准亥姆霍兹线圈内侧支撑板、固定连接铜柱和Z向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板，Z向标准亥姆霍兹线圈内侧支撑板和Z向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板之间通过多个固定连接铜柱连接，多个固定连接铜柱的外侧和Z向标准亥姆霍兹线圈内侧支撑板与Z向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板之间构成U型凹槽，U型凹槽内缠绕有Z向异型亥姆霍兹线圈缠。
本发明一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置的有益效果为：
本发明一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，可以通过异型亥姆霍兹线圈的异型设计能够适应显微镜安装空间有限的要求，并且能够按照实验要求产生磁场强度大、匀强磁场范围广的磁场；同时本装置还设置有风冷散热装置，满足实验人员使用磁场驱动装置进行长时间实验观测的要求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的风冷功能的显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置整体结构示意图；
图2是本发明的风冷散热装置结构示意图；
图3是本发明的风冷功能的显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置局部结构示意图一；
图4是本发明的X向异型亥姆霍兹线圈结构示意图；
图5是本发明的Y向异型亥姆霍兹线圈结构示意图；
图6是本发明的Z向标准亥姆霍兹线圈结构示意图；
图7是本发明的风冷功能的显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置局部结构示意图二；
图8是本发明的风冷功能的显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置局部结构示意图三。
图中：底部支撑结构1；载物台支撑结构2；风冷散热装置3；散热片3-1；直流供电静音风扇3-2；连接固定角码4；X向异型亥姆霍兹线圈5-1；X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板5-1-1；固定连接铜柱5-1-2；异型亥姆霍兹线圈5；X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板5-1-3；Y向异型亥姆霍兹线圈5-2；Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板5-2-1；固定连接铜柱5-2-2；Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板5-2-3；Z向标准亥姆霍兹线圈6；Z向标准亥姆霍兹线圈内侧支撑板6-1-1；固定连接铜柱6-1-2；Z向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板6-1-3。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式一：
下面结合图1-8说明本实施方式，一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，包括底部支撑结构1、载物台支撑结构2、风冷散热装置3、异型亥姆霍兹线圈5和Z向标准亥姆霍兹线圈6，所述底部支撑结构1上固定连接有异型亥姆霍兹线圈5，异型亥姆霍兹线圈5内固定连接有载物台支撑结构2，异型亥姆霍兹线圈5的上下两侧均固定连接有Z向标准亥姆霍兹线圈6，异型亥姆霍兹线圈5Y向的两侧均设置有风冷散热装置3；可以通过异型亥姆霍兹线圈5的异型设计能够适应显微镜安装空间有限的要求，并且能够按照实验要求产生磁场强度大、匀强磁场范围广的磁场；同时本装置还设置有风冷散热装置3，满足实验人员使用磁场驱动装置进行长时间实验观测的要求。
具体实施方式二：
下面结合图1-8说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述异型亥姆霍兹线圈5由两个X向异型亥姆霍兹线圈5-1和两个Y向异型亥姆霍兹线圈5-2组成，X向异型亥姆霍兹线圈5-1和Y向异型亥姆霍兹线圈5-2的中心距和线圈理论半径不等；标准亥姆霍兹线圈要求线圈理论半径与线圈中心距离相等，在线圈理论半径确定的情况下，线圈间中心距离相应确定，但显微镜的镜头直径大，无法将镜头置于线圈中心，需要调整线圈间中心距离使亥姆霍兹线圈的线圈中心距离与线圈理论半径不相等，将所述标准亥姆霍兹线圈设计成异型亥姆霍兹线圈5，满足显微镜的镜头尺寸对异型亥姆霍兹线圈5的结构要求。
具体实施方式三：
下面结合图1-8说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述X向异型亥姆霍兹线圈5-1包括X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板5-1-1、固定连接铜柱5-1-2和X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板5-1-3，X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板5-1-1和X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板5-1-3之间通过多个固定连接铜柱5-1-2连接，多个固定连接铜柱5-1-2的外侧和X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板5-1-1与X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板5-1-3之间构成U型凹槽，U型凹槽内缠绕有X向异型亥姆霍兹线圈缠。
具体实施方式四：
下面结合图1-8说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述Y向异型亥姆霍兹线圈5-2包括Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板5-2-1、固定连接铜柱5-2-2和Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板5-2-3，Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板5-2-1和Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板5-2-3之间通过多个固定连接铜柱5-2-2连接，多个固定连接铜柱5-2-2的外侧和Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板5-2-1与Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板5-2-3之间构成U型凹槽，U型凹槽内缠绕有Y向异型亥姆霍兹线圈缠，相邻的X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板5-1-1和Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板5-2-1之间通过连接固定角码4连接，载物台支撑结构2通过固定角码4连接在两个X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板5-1-3之间；保证被观测的微纳机器人能够置于磁场驱动装置中心处。
具体实施方式五：
下面结合图1-8说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述风冷散热装置3包括散热片3-1和直流供电静音风扇3-2，底部支撑结构1的两侧均固定连接有多个散热片3-1，两侧的多个散热片3-1的外侧均设置有直流供电静音风扇3-2。
具体实施方式六：
下面结合图1-8说明本实施方式，本实施方式对实施方式五作进一步说明，所述直流供电静音风扇3-2对应位置的Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板5-2-1为封闭结构；防止风冷散热装置3产生气流对被测物体产生扰动。
具体实施方式七：
下面结合图1-8说明本实施方式，本实施方式对实施方式六作进一步说明，所述多个散热片3-1和对应的Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板5-2-3之间接触平面涂抹导热系数高的导热硅脂；使两者紧密结合更好的将异型亥姆霍兹线圈5产生的热量传递到风冷散热装置3达到散热效果。
具体实施方式八：
下面结合图1-8说明本实施方式，本实施方式对实施方式七作进一步说明，所述两个直流供电静音风扇3-2均使用胶接固定在底部支撑结构1上。
具体实施方式九：
下面结合图1-8说明本实施方式，本实施方式对实施方式八作进一步说明，所述Z向标准亥姆霍兹线圈6包括Z向标准亥姆霍兹线圈内侧支撑板6-1-1、固定连接铜柱6-1-2和Z向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板6-1-3，Z向标准亥姆霍兹线圈内侧支撑板6-1-1和Z向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板6-1-3之间通过多个固定连接铜柱6-1-2连接，多个固定连接铜柱6-1-2的外侧和Z向标准亥姆霍兹线圈内侧支撑板6-1-1与Z向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板6-1-3之间构成U型凹槽，U型凹槽内缠绕有Z向异型亥姆霍兹线圈缠。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，包括底部支撑结构(1)、载物台支撑结构(2)、风冷散热装置(3)、异型亥姆霍兹线圈(5)和Z向标准亥姆霍兹线圈(6)，其特征在于：所述底部支撑结构(1)上固定连接有异型亥姆霍兹线圈(5)，异型亥姆霍兹线圈(5)内固定连接有载物台支撑结构(2)，异型亥姆霍兹线圈(5)的上下两侧均固定连接有Z向标准亥姆霍兹线圈(6)，异型亥姆霍兹线圈(5)Y向的两侧均设置有风冷散热装置(3)。
2.根据权利要求1所述的一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，其特征在于：所述异型亥姆霍兹线圈(5)由两个X向异型亥姆霍兹线圈(5-1)和两个Y向异型亥姆霍兹线圈(5-2)组成，X向异型亥姆霍兹线圈(5-1)和Y向异型亥姆霍兹线圈(5-2)的中心距和线圈理论半径不等。
3.根据权利要求2所述的一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，其特征在于：所述X向异型亥姆霍兹线圈(5-1)包括X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板(5-1-1)、固定连接铜柱(5-1-2)和X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板(5-1-3)，X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板(5-1-1)和X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板(5-1-3)之间通过多个固定连接铜柱(5-1-2)连接，多个固定连接铜柱(5-1-2)的外侧和X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板(5-1-1)与X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板(5-1-3)之间构成U型凹槽，U型凹槽内缠绕有X向异型亥姆霍兹线圈缠。
4.根据权利要求3所述的一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，其特征在于：所述Y向异型亥姆霍兹线圈(5-2)包括Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板(5-2-1)、固定连接铜柱(5-2-2)和Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板(5-2-3)，Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板(5-2-1)和Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板(5-2-3)之间通过多个固定连接铜柱(5-2-2)连接，多个固定连接铜柱(5-2-2)的外侧和Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板(5-2-1)与Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板(5-2-3)之间构成U型凹槽，U型凹槽内缠绕有Y向异型亥姆霍兹线圈缠，相邻的X向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板(5-1-1)和Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板(5-2-1)之间通过连接固定角码(4)连接，载物台支撑结构(2)通过固定角码(4)连接在两个X向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板(5-1-3)之间。
5.根据权利要求4所述的一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，其特征在于：所述风冷散热装置(3)包括散热片(3-1)和直流供电静音风扇(3-2)，底部支撑结构(1)的两侧均固定连接有多个散热片(3-1)，两侧的多个散热片(3-1)的外侧均设置有直流供电静音风扇(3-2)。
6.根据权利要求5所述的一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，其特征在于：所述直流供电静音风扇(3-2)对应位置的Y向异型亥姆霍兹线圈内侧支撑板(5-2-1)为封闭结构。
7.根据权利要求5所述的一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，其特征在于：所述多个散热片(3-1)和对应的Y向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板(5-2-3)之间接触平面涂抹导热系数高的导热硅脂。
8.根据权利要求5所述的一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，其特征在于：所述两个直流供电静音风扇(3-2)均使用胶接固定在底部支撑结构(1)上。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种具有风冷功能显微镜用微纳机器人的磁场驱动装置，其特征在于：所述Z向标准亥姆霍兹线圈(6)包括Z向标准亥姆霍兹线圈内侧支撑板(6-1-1)、固定连接铜柱(6-1-2)和Z向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板(6-1-3)，Z向标准亥姆霍兹线圈内侧支撑板(6-1-1)和Z向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板(6-1-3)之间通过多个固定连接铜柱(6-1-2)连接，多个固定连接铜柱(6-1-2)的外侧和Z向标准亥姆霍兹线圈内侧支撑板(6-1-1)与Z向异型亥姆霍兹线圈外侧支撑板(6-1-3)之间构成U型凹槽，U型凹槽内缠绕有Z向异型亥姆霍兹线圈缠。
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