[發(fā)明專利]一種液體環(huán)境下的微型機(jī)器人推進(jìn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110390905.4
• 申請(qǐng)日: 2021-04-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113171545B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮越;崔魏巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): A61M31/00
• 分類號(hào): A61M31/00;A61B1/00;A61B34/20
• 代理公司: 北京華夏正合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11017
• 代理人: 韓登營(yíng)

本發(fā)明涉及微型機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種液體環(huán)境下的微型機(jī)器人推進(jìn)裝置，包括：壓電薄膜、插指電極、聲能反射柵、基底，其中：基底上表面具有偏心設(shè)置的向下的凹部形成的凹槽；壓電薄膜位于基底上方設(shè)置，且覆蓋基底，壓電薄膜位于凹槽的部分具有條形孔，條形孔與凹槽連通，使得位于凹槽上方的壓電薄膜與凹槽形成開(kāi)放性腔體，構(gòu)成諧振腔；插指電極布設(shè)于壓電薄膜表面，插指電極與條形孔平行設(shè)置；聲能反射柵布設(shè)于壓電薄膜表面，且位于插指電極的遠(yuǎn)離條形孔的一側(cè)，聲能反射柵與條形孔平行設(shè)置。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)可靠、體積微小、能夠?qū)崿F(xiàn)晶圓級(jí)批量生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微型機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及適用于液體環(huán)境下的微型機(jī)器人推進(jìn)裝置。

背景技術(shù)

基于體積小、可操控性強(qiáng)、便于人體植入等優(yōu)勢(shì)，液體環(huán)境下的微型機(jī)器人備受期望應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，未來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體病灶組織的定向給藥及治療。

目前，科學(xué)家已成功探索出借助外部物理場(chǎng)諸如電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)、光或化學(xué)反應(yīng)等實(shí)現(xiàn)對(duì)適用于液體環(huán)境的微型機(jī)器人進(jìn)行驅(qū)動(dòng)或操控。而考慮到與生物活體的兼容性，化學(xué)反應(yīng)、電場(chǎng)展現(xiàn)出特有弊端，在為微型機(jī)器人提供能源與動(dòng)力的眾多方案中，超聲驅(qū)動(dòng)被認(rèn)為是一種無(wú)損、高效、適用范圍廣的推進(jìn)方法。

于2012年，公開(kāi)了一種采用兆赫茲超聲波驅(qū)動(dòng)金屬微棒在水溶液中游動(dòng)的技術(shù)，其游動(dòng)速度可達(dá)200μm/s。此后，更多的利用超聲波作為驅(qū)動(dòng)裝置的相關(guān)技術(shù)被報(bào)道，如利用超聲汽化驅(qū)動(dòng)裝有聚合物的微型管，利用超聲駐波環(huán)形排列微型鏈條等。目前，現(xiàn)有微型機(jī)器人的超聲推進(jìn)方案推進(jìn)速度大多為μm/s級(jí)別。

為了能夠應(yīng)用于對(duì)微型機(jī)器人的移動(dòng)方向的精確控制有更高要求的場(chǎng)景，如上述生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的定向給藥的場(chǎng)景，需要能夠有易操控性的推進(jìn)裝置來(lái)推進(jìn)微型機(jī)器人。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種液體環(huán)境下的微型機(jī)器人推進(jìn)裝置，適用于推進(jìn)液體環(huán)境下的微型機(jī)器人，且具有易操控的特點(diǎn)。

一種推進(jìn)裝置，包括：

壓電薄膜、插指電極、聲能反射柵、基底，其中：

所述基底上表面具有偏心設(shè)置的向下的凹部形成的凹槽；

所述壓電薄膜位于所述基底上方設(shè)置，且覆蓋所述基底，所述壓電薄膜位于所述凹槽的部分具有條形孔，所述條形孔與所述凹槽連通，使得位于所述凹槽上方的所述壓電薄膜與所述凹槽形成開(kāi)放性腔體，構(gòu)成諧振腔；

所述插指電極布設(shè)于壓電薄膜表面，所述插指電極與所述條形孔平行設(shè)置；

所述聲能反射柵布設(shè)于壓電薄膜表面，且位于所述插指電極的遠(yuǎn)離所述條形孔的一側(cè)，所述聲能反射柵與所述條形孔平行設(shè)置。

由上，本發(fā)明通過(guò)采取以上結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以極大地縮小該裝置尺寸，具有易操控性的特性，可應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的定向給藥的場(chǎng)景。并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、體積微小、能夠?qū)崿F(xiàn)晶圓級(jí)批量生產(chǎn)、高效率、可編程。

可選地，所述插指電極包括：布設(shè)于壓電薄膜上表面的梳狀頂部插指電極，布設(shè)于壓電薄膜下表面的梳狀底部插指電極；

所述頂部插指電極與所述底部插指電極反對(duì)稱設(shè)置。

所述頂部插指電極總線接信號(hào)端，所述底部插指電極整體接地。

由上，諧振腔內(nèi)外分布不同接線的插指電極，便于電信號(hào)控制該裝置驅(qū)動(dòng)。

可選地，所述聲能反射柵包括：布設(shè)于壓電薄膜上下表面，且對(duì)齊設(shè)置的若干獨(dú)立的平行的金屬板陣列，且平行于所述條形孔設(shè)置。

所述聲能反射柵的寬度、電極覆蓋率與插指電極相同。

可選地所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述壓電薄膜為以下之一材料構(gòu)成：氮化鋁、氧化鋅、鈮酸鋰、壓電石英壓電陶瓷、或聚偏氟乙烯聚合物等；