[发明专利]用于实现细胞操作的微纳执行系统

权利要求书

1.一种用于实现细胞操作的微纳执行系统，其特征在于，包括底座、安装于底座上的位移传感器、位移放大机构；位移放大机构包括动作件和设置于动作件上的微动伸缩装置，动作件上设置有位移部，位移部上设置有穿刺件，微动伸缩装置伸长驱动动作件发生动作以使位移部发生位移，位移传感器的感应头与位移部位置对应，且微动伸缩装置与位移部之间呈正交状态；

将期望位移z_d和实际位移z的差值，定义为位移误差e，即

e＝z_d-z

构建一种比例积分微分型位移误差指标

其中，比例系数K_P＞0，积分系数K_I＞0；

作用于微动伸缩装置的激励电压为

其中，增益β＞0，指数0＜α＜1，m是位移放大机构的质量，b是位移放大机构的阻尼系数，k是位移放大机构的刚度系数，是微动伸缩装置的压电系数，sig(ψ)^α＝|ψ|^αsign(ψ)，符号函数sign(ψ)的定义如下

Δt为时间间隔，它也等于计算机运行的步长；z(t-Δt)、分别是位移部的位移、速度和加速度在t-Δt时刻的值。

2.根据权利要求1所述的用于实现细胞操作的微纳执行系统，其特征在于，位移传感器包括激光位移传感器，激光位移传感器的感应头发出的射线与位移部接触。

3.根据权利要求1所述的用于实现细胞操作的微纳执行系统，其特征在于，位移传感器包括机械接触式位移传感机，机械接触式的感应头的感应接触头与位移部接触。

4.根据权利要求1所述的用于实现细胞操作的微纳执行系统，其特征在于，动作件包括第一支撑块、第二支撑块、设置于第一支撑块两端的至少一个第一柔性铰链以及设置于第二支撑块两端的至少一个第二柔性铰链，微动伸缩装置的两端分别与第一支撑块和第二支撑块触碰；

第一柔性铰链与第二柔性铰链相互对称设置，且第一柔性铰链与第二柔性铰链之间通过连接块连接；第一柔性铰链与第二柔性铰链均包括中间块和设于中间块两端的弹性片，且两弹性片相互错位设置，并位于中间块的边角位置；一弹性片与连接块连接，另一弹性片与支撑块连接。

5.根据权利要求4所述的用于实现细胞操作的微纳执行系统，其特征在于，第一柔性铰链上的弹性片具体设置结构：与第一支撑块连接的弹性片位于中间块上端左侧边角位置，与连接块连接的弹性片位于中间块下端右侧边角位置。

6.根据权利要求4或5所述的用于实现细胞操作的微纳执行系统，其特征在于，第二柔性铰链上的弹性片具体设置结构：与第二支撑块连接的弹性片位于中间块下端左侧边角位置，与连接块连接的弹性片位于中间块上端右侧边角位置。

7.根据权利要求1-5任一项所述的用于实现细胞操作的微纳执行系统，其特征在于，还包括安装于底座上的锁紧机构，锁紧机构对微动伸缩装置进行横向定位，锁紧机构包括固定于底座上的锁紧板、设于锁紧板上的锁紧座、位置相互对应的第一锁紧块和第二锁紧块，锁紧座位于连接块旁侧，第一锁紧块和第二锁紧块位于两连接块之间，且锁紧座上设置有螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有锁紧螺杆，锁紧螺杆的螺杆端面与第一锁紧块顶端抵触，压电陶瓷被锁紧定位在第一锁紧块和第二锁紧块之间。

8.根据权利要求4所述的用于实现细胞操作的微纳执行系统，其特征在于，位移部包括位移块，位移块两端分别与两连接块连接，位移块上或靠近锁紧座的连接块上设置有凸块，凸块的位置与位移传感器的感应头位置对应。

9.根据权利要求4或5或8所述的用于实现细胞操作的微纳执行系统，其特征在于，穿刺件包括玻璃微针，连接块上设置有安装块，安装块上固定有固定板，固定板上插接固定玻璃微针。

10.根据权利要求4或5所述的用于实现细胞操作的微纳执行系统，其特征在于，微动伸缩装置包括压电陶瓷，压电陶瓷的两端均设置有定位孔，第一支撑块和第二支撑块上均设置有螺纹孔，定位孔与螺纹孔位置对应，螺纹孔内螺纹连接有定位螺杆，定位螺杆的光杆部分别插入定位孔内。