CN114345264B - 一种非接触式微颗粒操控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非接触式微颗粒操控装置，包括压电片、振动片单元和固定单元，压电片的数量为N，N为大于等于3的自然数；所述振动片单元包括振动单元本体和N片振动片，固定单元一端与振动单元本体固定，固定单元的另一端与外部装置固定，振动片固定于振动单元本体的表面，每个振动片表面上固定一片压电片，在外部激励下每片压电片的主振方向为沿压电片垂直方向或长度方向，压电片带动振动片振动，在振动片端部产生声流场实现微颗粒的聚集、移动、分离等操控。本发明利用特定结构的装置与声流场实现微颗粒操控，可用于微米、纳米级颗粒的非接触式操控，避免二次污染，结构简单，容易实现。

Description

一种非接触式微颗粒操控装置
技术领域
本发明涉及一种操控装置，尤其涉及一种非接触式微颗粒操控装置，属于精密加工领域。
背景技术
近年来，随着科学技术的不断发展，在生物医学、精密加工、新能源等领域对微米甚至纳米级的材料进行加工或操控的需求越来越多，对操控技术的要求也越来越高，关于操控技术的研究成为重点研究内容。常见的操控技术根据工作原理可以分为以下几类：机械式操控技术、声学操控技术、光学操控技术、磁性操控技术、电泳操控技术等。其中机械式、光学式、电泳等操控技术不可避免的会对被操控物体产生一定的损伤。
声学操控技术作为一种非接触式的可实现微颗粒操控的技术具有无污染，无电磁干扰，操控方式多样等优点，但是目前的声学操控装置体积偏大，控制复杂，能耗偏高，在实际工程应用中较为少见。因此，确有必要对现有技术进行改进，提供一种结构相对紧凑，控制简单，适用范围管得声学操控装置。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种非接触式微颗粒操控装置，该装置利用特定结构的装置与声流场实现微颗粒操控，可用于微米、纳米级颗粒的操控，避免二次污染，结构简单，容易实现。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种非接触式微颗粒操控装置，包括压电片、振动片单元和固定单元，压电片的数量为N，N为大于等于3的自然数；所述振动片单元包括振动单元本体和N片振动片，固定单元一端与振动单元本体固定，固定单元的另一端与外部装置固定，振动片固定于振动单元本体的表面，每个振动片表面上固定一片压电片，在外部激励下每片压电片的主振方向为沿压电片垂直方向或长度方向，压电片带动振动片振动，在振动片端部产生声流场实现微颗粒的聚集、移动、分离等操控。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
进一步地，所述的振动单元本体呈中心对称分布，可以是正三角形、正方形等正N边形。
进一步地，振动单元本体和振动片可一体加工成型，还可通过螺丝固定或者粘贴固定。
进一步地，固定单元一端为圆形螺柱形状，与振动单元本体内的螺纹套接固定，所述振动单元或振动单元本体与固定单元还可一体加工成型。
进一步地，所述装置可以用于空气环境或液体环境。
进一步地，所述装置可用于操控规则或不规则颗粒或微/纳米尺度线材。
本发明的有益效果是：本发明利用该装置利用特定结构的装置与声流场实现微颗粒操控，可用于微米/纳米级颗粒的聚集、移动、分离等运动操控，改变振动片的分布即可改变颗粒聚集形状与位置，结构简单，容易实现，且该装置为中心对称结构，控制相对简单。
附图说明
图1为本发明的装置示意图；
图2为本发明实施例1的工作示意图；
其中：1.压电片2.振动片单元3.固定单元4.基板5.微颗粒。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种非接触式微颗粒操控装置，包括压电片1、振动片单元2和固定单元3，压电片的数量为N，N为大于等于3的自然数；所述振动片单元2包括振动单元本体和N片振动片，固定单元3一端与振动单元本体固定，固定单元3的另一端与外部装置固定，振动片固定于振动单元本体的表面，每个振动片表面上固定一片压电片1，在外部激励下每片压电片的主振方向为沿压电片垂直方向或长度方向，压电片带动振动片振动，在振动片端部产生声流场实现微颗粒的聚集、移动、分离等操控。所述的振动单元本体呈中心对称分布，可以是正三角形、正方形等正N边形。振动单元本体和振动片可一体加工成型，还可通过螺丝固定或者粘贴固定。固定单元3一端为圆形螺柱形状，与振动单元本体内的螺纹套接固定，所述振动单元2或振动单元本体与固定单元3还可一体加工成型。所述装置可以适用于空气环境或液体环境，可用于操控规则或不规则颗粒或微/纳米尺度线材。
实施例1：
参照图2，将非接触式微颗粒操控装置置于基板4上方，与基板4表面垂直，当对压电片1施加频率为60kHz，电压为10V激励时，压电片1会产生与激励同频率振动，压电片1振动带动振动片2振动并放大振幅，在振动片2端部产生声流场，该实施例中振动片2呈正三角形分布，所以产生的声流场也呈正三角形分布，可以将基板4上的直径为5um的微颗粒5吸附聚集在振动片下方，颗粒聚集成正三角形。移动非接触式微颗粒操控装置时，微颗粒在声流场的作用下跟随操控装置移动，形状不变；改变增大电压值至20V，可吸附聚集直径为8um的微颗粒；不同大小的微颗粒在声流场中受力不同，移动操控装置可以将不同大小的颗粒进行分离。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种非接触式微颗粒操控装置，其特征在于：包括压电片(1)、振动片单元(2)和固定单元(3)，压电片的数量为N，N为大于等于3的自然数；所述振动片单元(2)包括振动单元本体和N片振动片，固定单元(3)一端与振动单元本体固定，固定单元(3)的另一端与外部装置固定，振动片固定于振动单元本体的表面，每个振动片表面上固定一片压电片(1)，在外部激励下每片压电片的主振方向为沿压电片垂直方向或长度方向，压电片带动振动片振动，在振动片端部产生声流场实现微颗粒的聚集、移动、分离等操控；所述的振动单元本体呈中心对称分布，为正N边形结构。
2.根据权利要求1所述的一种非接触式微颗粒操控装置，其特征在于：振动单元本体和振动片可一体加工成型，还可通过螺丝固定或者粘贴固定。
3.根据权利要求1所述的一种非接触式微颗粒操控装置，其特征在于：固定单元(3)一端为圆形螺柱形状，与振动单元本体内的螺纹套接固定，所述振动单元(2)或振动单元本体与固定单元(3)还可一体加工成型。
4.根据权利要求1所述的一种非接触式微颗粒操控装置，其特征在于：所述装置可以用于空气环境或液体环境。
5.根据权利要求1所述的一种非接触式微颗粒操控装置，其特征在于：所述装置可用于操控规则或不规则颗粒或微/纳米尺度线材。
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