[发明专利]一种具有扩张功能的微纳操作装置及方法

权利要求书

1.一种具有扩张功能的微纳操作装置，其特征在于，包括柔性铰链机械臂（1），所述柔性铰链机械臂（1）的顶部固定连接有主动块（2），所述主动块（2）的上方固定连接有被动块（4），所述主动块（2）与被动块（4）之间设置有安装槽（5），所述安装槽（5）的内部固定连接有柔性框（3），所述柔性框（3）的内部活动连接有第一压电陶瓷驱动器（6），所述柔性框（3）内壁的两侧均固定连接有限位框（8），所述第一压电陶瓷驱动器（6）位于限位框（8）的内部，所述主动块（2）的底部活动连接有第二压电陶瓷驱动器（7），所述柔性铰链机械臂（1）的内底壁固定连接有固定框（13），所述第二压电陶瓷驱动器（7）的底端位于固定框（13）的内部，所述固定框（13）内壁的两侧均开设有固定槽（16），所述固定槽（16）的内部活动连接有活动块（11），所述固定框（13）的两侧均螺纹连接有螺纹杆（17），所述螺纹杆（17）的一端延伸至活动块（11）的外侧，所述活动块（11）的内侧与第二压电陶瓷驱动器（7）接触，所述柔性铰链机械臂（1）正面底部的两侧均开设有螺栓孔（20）。

2.如权利要求1所述的一种具有扩张功能的微纳操作装置，其特征在于，所述限位框（8）的顶部和底部均固定连接有安装块（9），所述安装块（9）的一侧螺纹连接有固定螺栓（10），所述柔性框（3）与限位框（8）之间通过固定螺栓（10）固定连接。

3.如权利要求1所述的一种具有扩张功能的微纳操作装置，其特征在于，所述活动块（11）的内侧固定连接有防滑垫（14），所述防滑垫（14）的内侧与第二压电陶瓷驱动器（7）接触。

4.如权利要求1所述的一种具有扩张功能的微纳操作装置，其特征在于，所述活动块（11）的外侧固定连接有轴承（15），所述螺纹杆（17）的一端与轴承（15）的内圈固定连接。

5.如权利要求1所述的一种具有扩张功能的微纳操作装置，其特征在于，所述螺纹杆（17）的一端并位于固定框（13）的外侧固定连接有借力块（12），所述借力块（12）的外侧固定连接有凸块。

6.如权利要求1所述的一种具有扩张功能的微纳操作装置，其特征在于，所述活动块（11）的顶部和底部均固定连接有滑块（19），所述固定槽（16）的内壁开设有与滑块（19）对应的滑槽（18），所述滑块（19）滑动连接于滑槽（18）的内部。

7.一种具有扩张功能的微纳操作装置的操作方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1：采用线切割工艺将柔性铰链机械臂（1）、主动块（2）、柔性框（3）和被动块（4）制造完成；

S2：通过固定螺栓（10）将限位框（8）安装在柔性框（3）的内侧，再将第一压电陶瓷驱动器（6）安装在限位框（8）的内部；

S3：将第二压电陶瓷驱动器（7）安装在固定框（13）的内部，此时手动转动螺纹杆（17），通过螺纹杆（17）带动活动块（11）向内侧移动，通过活动块（11）对第二压电陶瓷驱动器（7）进行限位；

S4：工作时，第二压电陶瓷驱动器（7）在电压作用下伸长，推动主动块（2）向前运动，实现末端的穿刺功能；

S5：然后第一压电陶瓷驱动器（6）在电压作用下伸长，带动被动块（4）向上运动，带动柔性铰链机械臂（1）的末端向两侧扩张用于微组织取样过程中的微纳操作，如细胞组织的摘取，需要通过穿刺与扩张将目标细胞周围组织扒开，再通过其他微操作器进行取样；

S6：当需要对第二压电陶瓷驱动器（7）和第一压电陶瓷驱动器（6）进行拆除时，反之上述操作即可。