【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】声学镊子
本专利技术涉及特别是用于操纵尺寸小于10-2m的物体，浸入液体介质中，并且特别是比液体介质更致密和/或更硬的电声装置。
技术介绍
纳米尺寸和微米尺寸物体的选择性操作是各种
中的复杂操作，例如细胞生物学、微流体、纳米和微米尺寸系统组装。可以使用工具(例如，镊子或微量移液管)进行操作。然后通过移动工具来操纵物体。这种通常称为“直接接触”方法的操纵方法是不希望的，特别是当物体柔软、发粘或甚至易碎时。此外，它可能会改变被操纵的物体。最后，在物体所在的系统中引入该工具可能修改系统的属性。例如，在物体受到电磁场作用的情况下，引入工具可能产生对所述场的干扰。它还会引入一些污染。在系统是包含细胞的生物培养基的情况下，细胞行为可能通过引入工具而被修改。已经开发了替代的非接触式方法，例如介电泳、磁泳或光泳，也称为“光学镊子”方法。然而，所有这些技术都有很大的缺点。例如，介电泳取决于物体的极化率，并且需要在待操纵物体附近安装电极。磁泳需要将标记移植到物体上。光泳可以在有或没有移植的情况下使用，但是由于该方法固有的显著加热和光毒性而限于非常小的力。已经开发了另一种方法，称...
【技术保护点】
1.一种包括换能器(43)的电声装置(25)，所述电声装置(25)包括压电基板(30)、相反极性的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极包括在所述基板上设置的相应的第一轨道和第二轨道，所述第一轨道(45)和第二轨道(50)围绕同一中心(C)成螺旋形，所述换能器被配置用于在所述基板中产生旋涡超声表面波。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种包括换能器(43)的电声装置(25)，所述电声装置(25)包括压电基板(30)、相反极性的第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极包括在所述基板上设置的相应的第一轨道和第二轨道，所述第一轨道(45)和第二轨道(50)围绕同一中心(C)成螺旋形，所述换能器被配置用于在所述基板中产生旋涡超声表面波。2.根据权利要求1所述的电声装置，其中，包括所述第一电极和所述第二电极的组完全包围所述中心，并且限定中心区域(70)。3.根据权利要求1和2中任一项所述的电声装置，其中所述第一轨道和/或所述第二轨道围绕所述中心延伸超过90°。4.根据权利要求3所述的电声装置，其中所述第一轨道和/或所述第二轨道围绕所述中心延伸超过180°。5.根据权利要求4所述的电声装置，其中所述第一轨道和/或所述第二轨道围绕所述中心延伸超过270°。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电声装置，其中所述第一轨道和所述第二轨道中的每一个沿着由下列等式限定的线成螺旋形：其中：·R(θ)是与方位角θ相关的线的极坐标，·是自由参数,·l是脉动ω的旋涡SAW的涡流阶数，l是使得|l|≥1的整数，·μ0(θ)由下式给出：其中zi–zi-1是将堆叠在基板上的材料分隔开的两个连续界面之间的距离，z0是基板和接触基板的层之间的界面的高度，在没有堆叠层的情况下，μ0(θ)＝0，·在下估计是其中取决于Θ如下：·sr(ψ)是在传播方向ψ上基板表面平面上的波慢度，并且sz(ψ)是在平面方向外的波慢度，在为r或z的方向i上的波慢度是根据波数ki计算为sr(ψ)＝kr(ψ)/ω：和sz(ψ)＝kz(ψ)/ω，·sr′(ψ)是sr(ψ)关于传播方向的的导数，·α(ψ)是相对于相关联电场在方向ψ上传播的波的垂直运动的相位。7.根据权利要求1至6中任一项所述的电声装置，其中相邻的第一轨道和第二轨道之间的径向梯距(Δ)被包括在0.48λ和0.52λ之间，优选地等于λ/2，λ是旋涡超声表面波的基波波长。8.根据权利要求1至7中任一项所述的电声装置，其中所述第一轨道和所述第二轨道中的每一个延伸至少一圈。9.根据权利要求1至8中任一项所述的电声装置，其中所述第一电极和所述第二电极包括相应的第一电源端子(55)和第二电源端子(60)，所述第一轨道和所述第二轨道电连接到所述电源端子。10.根据权利要求1至9中任一项所述的电声装置，其中所述第一电极和所述第二电极包括多个相应的第一轨道(110、120)和第二轨道(115、125)。11.根据权利要求1至10中任一项所述的电声装置，其中所述换能器是相互交叉的。12.根据权利要求1至11中任一项所述的电声装置，包括第一换能器(130)和第二换能器(140)，所述第一换能器(130)和第二换能器(140)被配置用于在所述基板中产生不同基波波长的第一旋涡超声表面波和第二旋涡超声表面波，所述第一换能器和所述第二换能器中的每一个的第一轨道和第二轨道围绕同一中心(C)成螺旋形。13.根据权利要求12所述的电声装置，其中，用于在所述第一换能器和所述第二换能器中产生最小基波波长的换能器围绕另一换能器。14.根据权利要求12和13中任一项所述的电声装置，其中，两个连续的第一轨道和第二轨道沿着至少一个半径各自被至少两个连续的第二轨道和第一轨道分开。15.一种电声装置(160)，包括：-压电基板(170)，-一组至少四个交叉换能器(185)的交叉部分(1871、1872)，所述交叉换能器(185)围绕中心区域(175)布置在所述基板上，所述换能器被配置用于在所述基板中产生表面声波，-控制器(225)，所述控制器(225)电连接到每个换能器并且向每个换能器提供电能，并且被配置成使得由所述组的换能器发射的表面声波相互干扰，以至少在中心区域中产生旋涡超声波。16.根据权利要求15所述的电声装置，包括至少八个、优选至少十六个、或甚至至少三十二个交叉换能器。17.根据权利要求15和16中任一项所述的电声装置，其中所述交叉部分基本规则地布置在中心区域周围。18.根据权利要求17所述的电声装置，其中所述交叉部分围绕圆形布置或优选地围绕与所述波形表面位似的线布置。19.根据权利要求15至18中任一项所述的电声装置，其中所述换能器的轨道限定所述中心区域的周界的50％以上、优选为70％以上。20.根据权利要求15至19中任一项所述的电声装置，其中，至少一个、优选所有换能器的交叉轨道(190、195)是弯曲的。21.根据权利要求20所述的电声装置，其中所述弯曲轨道朝向所述中心区域凸出。22.根据权利要求20所述的电声装置，其中所述弯曲轨道朝向所述中心区域凹入。23.根据权利要求1至22中任一项所述的电声装置，其中所述换能器被保护涂层(325)覆盖，所述保护涂层优选地包括二氧化硅。24.根据权利要求1至23中任一项所述的电声装置，还包括与所述换能器和所述基板重叠的支撑部(305)，所述支撑部和所述基板在声学上耦合，使得在所述基板中产生的旋涡超声表面波被传输到所述支撑部并且作为声学涡流或变性声学涡流在所述支撑部的体积中传播。25.根据权利要求24所述的电声装置，其中所述支撑部至少部分地由透光且优选透明的材料制成。26.根据权利要求24和25中任一项所述的电声装置，其中所述支撑部由非压电材料制成。27.根据权利要求24至26中任一项所述的电声装置，其中所述支撑部由关于超声波的传播的各向同性材料制成。28.根据权利要求24至27中任一项所述的电声装置，其中所述支撑部包括选自玻璃和聚合物的材料，特别是热塑性塑料，最优选为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。29.根据权利要求28所述的电声装置，其中所述支撑部包括玻璃。30.根据权利要求24至29中任一项所述的电声装置，包括由夹在所述基板和所述支撑部之间的耦合流体制成的层(330)。31.根据权利要求24至30中任一项所述的电声装置，其中所述换能器夹在所述基板和所述支撑部之间。32.根据权利要求24至31中任一项所述的电声装置，其中所述基板的至少一部分夹在所述换能器和所述支撑部之间。33.根据权利要求1至32中任一项所述的电声装置，其中所述换能器被配置用于产生旋涡表面声波，使得所述旋涡表面声波的暗点影响区域的半径的范围在0.1λ和0.7λ之间，优选地在0.2λ和0.55λ之间，λ是旋涡表面声波的波长。34.根据权利要求1至33中任一项所述的电声装置，其中所述基板是厚度大于或等于500μm的板。35.根据权利要求1至34中任一项所述的电声装置，包括基底，所述基底优选地由非压电材料制成，所述基板设置在所述基底上。36.根据权利要求35所述的电声装置，其中所述基底至少部分地由透光的、优选透明的材料制成，特别是由玻璃制成。37.根据权利要求36所述的电声装置，其中所述基板是沉积在所述基底上的层的形式，所述层厚度小于λ/10，λ是所述旋涡超声表面波的基波波长。38.根据权利要求35至37中任一项所述的电声装置，其中所述基底是显微镜的物镜(505)的一部分，或者是被配置为固定到显微镜的物镜的装置的一部分。39.根据权利要求1至38中任一项所述的电声装置，其中所述基板由各向异性材料制成，优选地选自铌酸锂、钛酸锂、石英、氧化锌、氮化铝、锆钛酸铅及其混合物。40.根据权利要求1至39中任一项所述的电声装置，其中所述基板至少部分地由透光的、优选透明的材料制成。41.根据权利要求1至40中任一项所述的电声装置，其中所述换能器被配置为产生旋涡表面声波，其基波波长λ的范围在10-7m和10-3m之间。42....
【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·C·鲍多因，O·K·N·鲍马塔尔拉卡兹，A·JP·R·里奥德，JL·P·托马斯，
申请(专利权)人：法国国家科研中心，里尔大学，里尔中央理工学校，索邦大学，
类型：发明
国别省市：法国,FR
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