[发明专利]多指型微型夹持器件

说明书

本发明公开了一种多指型微型夹持器件，所述多指型微型夹持器件包括平面微夹持结构及竖直微压指结构，所述平面微夹持结构包括第一基体、固定于第一基体侧部的驱动臂、固定于驱动臂端部的扩展臂、及固定于扩展臂末端的夹指，所述驱动臂、扩展臂及夹指对称分布，所述竖直微压指结构包括第二基体、固定于第二基体侧部的柔性梁、及固定于柔性梁端部的压指，所述第二基体垂直安装于第一基体上，所述驱动臂为电热驱动平行梁结构，通过驱动臂实现夹指在平面内的夹持，通过柔性梁实现压指在竖直方向上的压力。本发明中的多指型微型夹持器件结构紧凑，体积小，能够对微小构件实施稳定拾取及可靠释放。

技术领域

本发明涉及制造微操作夹持技术领域，特别是涉及一种多指型微型夹持器件。

背景技术

随着生物医学工程和微机电系统(MEMS)的迅猛发展，微操作对象的尺度不断减小。在医学、生物学、自适应光学，特别是动植物基因工程、农产品改良育种等领域，需要对单一游离细胞进行抓取搬运和释放操作，同时需要向细胞内注入或抽离细胞组织。这些处理过程都离不开高精度的微操作系统以及微尺度下的作业工具。在MEMS领域，对微纳米尺度下的零件进行加工、调整，对多个微小零件的装配作业等工作都需要微操作和微装配系统的参与。

微夹持器作为微操作系统中的末端执行器，需要直接对微装配或微操作对象进行夹持搬运和释放操作，对微操作过程的实施起着至关重要的作用。微夹持器作为微操作系统和微操作对象之间的重要纽带，其操作的成功率或稳定性直接影响着微操作系统的优劣。因此，在MEMS领域，开发性能稳定有效，适用于相关微操作系统的微夹持器是实现MEMS技术产业化的重要步骤。在显微生物医学研究和微纳米材料特性等科学研究领域，开发与微操作尺寸相适应，具有优良夹持效果的微夹持器，可以极大的促进这些领域的发展。MEMS工艺中一般由硅材料制成微夹持器，对硅材料的掺杂处理可以实现其电阻率的大范围可调，另外其机械性能同样优良，可以直接作为结构材料，并拥有良好的应用前景。

在微观尺度下，被夹持对象的不断减小也为操作关键技术及其集成技术提出了更高的要求，对微器件设计、制作和操作方法提出了新的挑战。粘着是造成微尺度对象操作困难的最主要因素之一，当操作对象进入微尺度范围后，由于尺度效应和表面效应，范德华力、毛细作用力、静电力等粘着力起主要作用，在操作过程中粘着力的变化以及动态粘着模型的改变使得操作过程变得更为复杂，其中拾取后的稳定释放是微夹持器需要达到的重要目标。

在微装配、细胞操纵、对微尺度对象的机械力检测等各种微操作中，对微夹持器提出了各种各样的需求，因而催生出了各式各样、形状不同、性能相差异的微夹持器，同时仍需要对微夹持器功能的不断拓展。例如，近年来在对细胞的研究中，细胞内外力学微环境以及机械力对细胞的影响的研究不断增多。在医学上疾病诊断和药效评估中，生物力学提供了一个很好的替代生物化学分析的方法。因此也有许多研究瞄向了细胞表现出的机械力学特性。这些研究需要借助微操作工具来完成，这也给微操作工具提出了新的需求。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种多指型微型夹持器件。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多指型微型夹持器件，以实现微米级微尺度元件的稳定夹紧、处理和可靠释放。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种多指型微型夹持器件，所述多指型微型夹持器件包括平面微夹持结构及竖直微压指结构，所述平面微夹持结构包括第一基体、固定于第一基体侧部的驱动臂、固定于驱动臂端部的扩展臂、及固定于扩展臂末端的夹指，所述驱动臂、扩展臂及夹指对称分布，所述竖直微压指结构包括第二基体、固定于第二基体侧部的柔性梁、及固定于柔性梁端部的压指，所述第二基体垂直安装于第一基体上，所述驱动臂为电热驱动平行梁结构，通过驱动臂实现夹指在平面内的夹持，通过柔性梁实现压指在竖直方向上的压力。