[发明专利]一种四电磁线圈磁控式磁性液滴测试装置

说明书

本发明公开了一种四电磁线圈磁控式磁性液滴测试装置。本发明包括底座，以及安装在底座上的测试台和二维磁控驱动装置。所述的二维磁控驱动装置设置在测试台的台板的正下方。二维磁控驱动装置包括两轴滑台、两根弧形导轨、两对弧形滑块和两对电磁线圈。导轨支架安装在两轴滑台上。本发明中的电磁线圈能够沿弧形导轨滑动且自身能够转动，从而能够在测试台上形成多种不同分布形式的磁场，从而可以充分对磁性液滴的性能进行测试。本发明利用四个电磁线圈能够在工作空间产生竖直向上的磁场，且场强大小可调，从而使得被驱动的磁性液滴(微机器人)能够漂浮并随着两轴滑台的移动而发生响应。

技术领域

本发明属于磁控微机器人驱动技术领域，具体涉及电磁线圈磁场驱动，主要功能是通过多组电磁线圈产生竖直向上的合力使位于电磁线圈上方具有磁性的微机器人悬浮，调节电磁线圈组的位置，可以实现微机器人二维平面的无缆运动。

背景技术

生命活动和生产技术都离不开对液体的控制，调控液滴定向输运在微流控、蒸发换热、生物医药、水收集等方面有重要的科学研究意义及广泛的工程应用价值。受到仙人掌刺定向收集水、猪笼草捕虫笼的口缘自发形成润滑层及蜘蛛丝的纺锤状结构收集雾气等自然界生物的启发，科学家开始了对静态微纳米结构表面调控液滴运动的研究，通过制备不同结构微纳米表面，改变表面特性，实现液滴定向润湿特性和梯度黏附性。然而，由于表面结构的限制，静态微纳米表面调控液滴的定向润湿行为通常不可逆转。随后，温度场、电场、光、磁场等外场刺激手段也被用于液滴定向控制，动态响应表面能够改变表面结构形貌，从而改变黏附性、润湿性、光学透射率改变液滴位置及运动方式。如通过电场调节多孔膜表面润湿性，实现了液滴沿着指定轨迹运动，然而电场调控液滴运动需与样品表面电极相接，且需要外部能量供应。与电场，温度场等相比，磁场调控液滴定向输运的响应速度快，能耗低，应用范围广等优点。为实现磁力驱动液滴，通常会将待测物与磁性材料相结合，通过操控外界磁场来控制待测物在不同操控平面内的移动，也即通过外界磁场提供磁性材料吸引力，使得与磁性材料结合的待测物依据外界磁场所提供的吸引力而产生运动。然而，可操控的外界磁场一般为机械手夹持永磁铁移动磁场或亥姆霍兹线圈产生变化磁场，永磁铁产生的磁场强度不可调控且操作复杂，多亥姆霍兹线圈可产生变化的磁场空间但磁场空间利用率低，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四电磁线圈磁控式磁性液滴测试装置。其通过调节电磁线圈的磁场方向的位置，能够有效地控制磁场力对微机器人作用的方向和大小，进而控制磁性微机器人在二维平面上按指定路线移动，实现对磁性微机器人的性能测试。

本发明包括底座，以及安装在底座上的测试台和二维磁控驱动装置。所述的二维磁控驱动装置设置在测试台的台板的正下方。二维磁控驱动装置包括两轴滑台、两根弧形导轨、两对弧形滑块和两对电磁线圈。导轨支架安装在两轴滑台上。

两根弧形导轨固定在导轨支架上。两根弧形导轨各自处于一个竖直平面内，且关于另一个竖直平面对称。两根弧形导轨上均滑动连接有两个弧形滑块。各弧形滑块均能够在对应的弧形导轨上的不同位置锁定。同一弧形导轨上的两个弧形滑块分别位于该弧形导轨中心位置的两侧。每个弧形滑块上均转动连接有夹持件。夹持件上夹持着电磁线圈。夹持件能够在转动至不同位置时锁定。通过调节弧形滑块在弧形导轨上的位置，以及夹持件相对于弧形滑块的转动角度，能够调节测试台的台板上的磁场分布情况。

作为优选，所述测试台的台板的高度能够调节。

作为优选，弧形导轨采用180°圆弧导轨。

作为优选，导轨支架的顶面上设置有沿自身竖直中心轴线的周向均布的四块竖直安装板。竖直安装板用于固定弧形导轨。

作为优选，两根弧形导轨上下错开。

作为优选，夹持件的转动轴线水平设置。电磁线圈的中心轴线平行于夹持件的转动轴线。

作为优选，两轴滑台包括两组X轴滑台和一组Y轴滑台；间隔设置的两个X轴滑台并排安装在底座上。Y轴滑台通过两块连接板安装在两个X轴滑台的滑移块上。