一种基于3D打印微流道的微操作装置及方法与流程

本发明属于夹持器领域，尤其是一种基于3d打印微流道的微操作装置及方法。

背景技术：

夹持器是握住物体进而操控物体的设备，它能够在执行某些动作的同时夹住和松开物体，运动设备往往模仿人体的运动，就夹持器而言，模仿的是手指的运动，“手指”本身并不属于夹持器，它们只是用于夹持物体的专用定制工具，称为“夹片”，现有技术中细胞使用的夹持器使用较为不便，目前夹持器只提高夹持功能，不具备扩张控制功能。

因此，有必要提供一种基于3d打印微流道的微操作装置及方法解决上述技术问题。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中的问题，本发明提供了一种基于3d打印微流道的微操作装置及方法。

技术方案：一种基于3d打印微流道的微操作装置，包括柔性铰链机械臂，所述柔性铰链机械臂的内部固定连接有连接框，所述柔性铰链机械臂的内部开设有微流道，所述连接框的顶部螺纹连接有预紧螺栓，所述连接框的内侧活动连接有压电陶瓷驱动器，所述连接框的内底壁固定连接有限位框，所述压电陶瓷驱动器的底部位于限位框的内部，所述连接框的内顶壁开设有固定槽，所述固定槽的内部滑动连接有活动框，所述活动框的底部开设有限位槽，所述压电陶瓷驱动器的顶部位于限位槽的内部。

优选的，所述限位框两侧的底部均固定连接有安装块，所述安装块的顶部螺纹连接有固定螺栓，所述安装块与连接框之间通过固定螺栓固定连接。

优选的，所述活动框的顶部固定连接有轴承，所述预紧螺栓的底端与轴承的内圈固定连接。

优选的，所述活动框两侧的顶部均固定连接有滑块，所述固定槽的内壁开设有与滑块对应的滑槽，所述滑块滑动连接于滑槽的内部。

优选的，所述限位槽的内顶壁固定连接有防滑垫，所述压电陶瓷驱动器的顶部与防滑垫接触。

优选的，所述微流道呈曲线状，所述连接框呈矩形状。

一种基于3d打印微流道的微操作装置的操作方法，具体步骤如下：

s1：通过聚合物激光3d打印、聚合物双光子3d打印等工艺对柔性铰链机械臂、微流道和连接框进行加工；

s2：将压电陶瓷驱动器安装在连接框的内部，使得压电陶瓷驱动器的底部位于限位框的内部；

s3：手动转动预紧螺栓，通过预紧螺栓带动活动框向下移动，使得压电陶瓷驱动器的顶部位于限位槽的内部，通过活动框对压电陶瓷驱动器进行限位，使其安装更加稳固；

s4：在夹持时，压电陶瓷驱动器在电压作用下伸长，通过柔性铰链机械臂的弹性变形实现微操作器末端的夹紧；

s5：在微操作过程中，通过微流道内施加一定压力、流速的液体或气体，可调整液体环境中细胞的位置与姿态。

本发明的有益效果：

（1）本发明所述的一种基于3d打印微流道的微操作装置及方法，通过聚合物激光3d打印、聚合物双光子3d打印等工艺对柔性铰链机械臂、微流道和连接框进行加工，提高其加工效率，然后通过预紧螺栓带动活动框向下移动，使得压电陶瓷驱动器的顶部位于限位槽的内部，通过活动框对压电陶瓷驱动器进行限位，使其安装更加稳固，通过柔性铰链机械臂的弹性变形实现微操作器末端的夹紧，然后通过微流道内施加一定压力、流速的液体或气体，可调整液体环境中细胞的位置与姿态，从而达到了使用更加便利的目的；

（2）本发明所述的一种基于3d打印微流道的微操作装置及方法，通过固定螺栓和安装块对限位框进行固定，使其安装更加稳固，通过轴承对活动框进行限位，避免其跟随预紧螺栓转动，通过滑块和滑槽对活动框进行限位，避免其在上下移动的过程中发生偏移，然后通过防滑垫对压电陶瓷驱动器进行防护，使其安装更加稳固，同时避免其顶部与活动框之间发生较大的碰撞，造成其损坏。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于3d打印微流道的微操作装置的整体立体示意图；

图2是本发明所示的整体结构正面剖视图；

图3是本发明所示的连接框与预紧螺栓连接正面剖视图；

图4是本发明所示的图2内a部放大图。

附图标记为：1、柔性铰链机械臂；2、连接框；3、微流道；4、预紧螺栓；5、压电陶瓷驱动器；6、固定槽；7、滑块；8、滑槽；9、限位槽；10、防滑垫；11、轴承；12、活动框；13、限位框；14、固定螺栓；15、安装块。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-图4所示，本发明所述的一种基于3d打印微流道的微操作装置，包括柔性铰链机械臂1，柔性铰链机械臂1的内部固定连接有连接框2，柔性铰链机械臂1的内部开设有微流道3，连接框2的顶部螺纹连接有预紧螺栓4，连接框2的内侧活动连接有压电陶瓷驱动器5，连接框2的内底壁固定连接有限位框13，压电陶瓷驱动器5的底部位于限位框13的内部，连接框2的内顶壁开设有固定槽6，固定槽6的内部滑动连接有活动框12，活动框12的底部开设有限位槽9，压电陶瓷驱动器5的顶部位于限位槽9的内部。

具体的，限位框13两侧的底部均固定连接有安装块15，安装块15的顶部螺纹连接有固定螺栓14，安装块15与连接框2之间通过固定螺栓14固定连接，通过固定螺栓14和安装块15对限位框13进行固定，使其安装更加稳固。

具体的，活动框12的顶部固定连接有轴承11，预紧螺栓4的底端与轴承11的内圈固定连接，通过轴承11对活动框12进行限位，避免其跟随预紧螺栓4转动。

具体的，活动框12两侧的顶部均固定连接有滑块7，固定槽6的内壁开设有与滑块7对应的滑槽8，滑块7滑动连接于滑槽8的内部，通过滑块7和滑槽8对活动框12进行限位，避免其在上下移动的过程中发生偏移。

具体的，限位槽9的内顶壁固定连接有防滑垫10，压电陶瓷驱动器5的顶部与防滑垫10接触，通过防滑垫10对压电陶瓷驱动器5进行防护，使其安装更加稳固，同时避免其顶部与活动框12之间发生较大的碰撞，造成其损坏。

具体的，微流道3呈曲线状，连接框2呈矩形状。

一种基于3d打印微流道的微操作装置的操作方法，具体步骤如下：

s1：通过聚合物激光3d打印、聚合物双光子3d打印等工艺对柔性铰链机械臂1、微流道3和连接框2进行加工，使其加工效率及精度更加高；

s2：将压电陶瓷驱动器5安装在连接框2的内部，使得压电陶瓷驱动器5的底部位于限位框13的内部，通过限位框13对压电陶瓷驱动器5进行限位和固定，使其安装更为稳固；

s3：手动转动预紧螺栓4，通过预紧螺栓4带动活动框12向下移动，使得压电陶瓷驱动器5的顶部位于限位槽9的内部，通过活动框12对压电陶瓷驱动器5进行限位，使其安装更加稳固；

s4：在夹持时，压电陶瓷驱动器5在电压作用下伸长，通过柔性铰链机械臂1的弹性变形实现微操作器末端的夹紧；

s5：在微操作过程中，通过微流道3内施加一定压力、流速的液体或气体，可调整液体环境中细胞的位置与姿态。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。