[发明专利]一种声波与微气泡共驱动的多功能微操作装置和方法

权利要求书

1.一种声波与微气泡共驱动的微操作装置，其特征在于，包括三轴移动平台(1)、微调平台(2)、微压控制系统(3)、微玻璃管(4)、玻璃皿(5)以及压电换能器(6)；

所述微调平台(2)固定在三轴移动平台(1)上，其中三轴移动平台(1)用于调整微调平台(2)的位置；

所述微玻璃管(4)固定在微调平台(2)上，并在后端端口处连有微压控制系统(3)；

所述微压控制系统(3)用于在微玻璃管(4)内产生负压，以使得在充满液体微玻璃管(4)的前端端口处生成气泡(7)，且气泡(7)的整体位于微玻璃管(4)内；

所述压电换能器(6)用于产生设定频率和振幅的声波，以使得所述气泡(7)在声波的激发下出现周期性地振荡，最终在其周围产生时均流场和二次辐射力，带动玻璃皿(5)内微目标旋转和移动。

2.如权利要求1所述的一种声波与微气泡共驱动的微操作装置，其特征在于，所述压电换能器(6)包括压电换能片和压电驱动器；所述压电驱动器用于给压电换能片输入正弦信号，使压电换能片产生设定频率和振幅的声波。

3.如权利要求2所述的一种声波与微气泡共驱动的微操作装置，其特征在于，所述压电换能器(6)用环氧胶粘接在玻璃皿(5)底部。

4.如权利要求1所述的一种声波与微气泡共驱动的微操作装置，其特征在于，所述微目标为卵母细胞(8)。

5.一种基于权利要求4所述的声波与微气泡共驱动的微操作装置的操作方法，其特征在于，所述微压控制系统(3)通过微量调整微玻璃管(4)内的压力，将卵母细胞(8)吸附在微玻璃管(4)的端口。

6.一种基于权利要求1所述的声波与微气泡共驱动的微操作装置的操作方法，其特征在于，微压控制系统(3)在微玻璃管(4)内产生气泡(7)的具体方法为：在充满液体微玻璃管(4)内，通过其前端端口吸入部分空气；再将微玻璃管(4)端口置于玻璃皿(5)中的液体中，在微玻璃管(4)前端端口处生成气泡(7)；最后往微玻璃管(4)前端端口内吸入液体，使得气泡(7)的整体位于微玻璃管(4)内。

7.一种权利要求1所述声波与微气泡共驱动的微操作装置的操作方法，其特征在于，包括以下操作步骤：

调节三轴运动平台(1)和微调平台(2)，将微玻璃管(4)浸没在玻璃皿(5)中的液体中，并用微压控制系统(3)将微玻璃管(4)内吸满液体，然后调节三轴运动平台(1)，将微玻璃管(4)完全移出液体，用微压控制系统(3)将微玻璃管(4)内吸入部分气体，再次调节三轴运动平台(1)将微玻璃管(4)缓慢浸没于玻璃皿(5)中的液体，利用微压控制系统(3)往微玻璃管(4)内吸入液体，在微玻璃管(4)中形成气液交界面位于管内的气泡(7)；

将卵母细胞(8)放置于玻璃皿(5)的液体中，当其沉入玻璃皿(5)的底部并静止后置于显微镜的视野中；

再次调节微调平台(2)，使得气泡(7)清晰地出现在显微镜视野中，但与卵母细胞(8)保持一定距离；

打开压电换能器(6)的开关，并调整其输出声波的频率和振幅，当声波频率接近气泡(7)的共振频率时，气泡(7)出现振荡，进而在微玻璃管(4)的端口处出现时均流场；

调节三轴运动平台(1)，将玻璃皿(5)中的气泡(7)靠近卵母细胞(8)，卵母细胞(8)在流场力和气泡(7)所产生的二次辐射力的共同作用下开始旋转，之后，缓慢调节三轴运动平台(1)即可带动卵母细胞(8)沿任意轨迹移动；

将卵母细胞(8)移动到目标位置并尽可能的靠近玻璃皿(5)底部，通过降低压电换能器(6)的输入电压，使得卵母细胞(8)转速缓慢下降到最低转速，当转动到预期位姿时，立刻切断压电换能器(6)的输入信号，卵母细胞(8)停止转动并落入玻璃皿(5)底部；

再将微玻璃管(4)缓慢靠近并刚好接触卵母细胞(8)，调节微压控制系统(3)将卵母细胞吸附在微玻璃管(4)的前端端口处，实现卵母细胞(8)的固定。