基于微流體脈沖驅(qū)動(dòng)—控制的雙通路微量分配系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在生命科學(xué)、電子封裝、快速制造等領(lǐng)域均要求對(duì)不同性質(zhì)的液體進(jìn)行精確、并行的分配操作，樣品用量已減小至納升乃至皮升水平。開展分配體積小、操作速度快及適用性廣的并行微量分配技術(shù)及系統(tǒng)研究具有重要意義。
　　非接觸式分配技術(shù)定量準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，是目前分配技術(shù)發(fā)展的主要方向。然而，目前較為成熟的熱泡式驅(qū)動(dòng)和容積式壓電驅(qū)動(dòng)等非接觸式分配技術(shù)分別存在著影響生物樣品活性和噴頭不易拆卸、清洗與維修等不足;微流體脈沖驅(qū)動(dòng)-控制技術(shù)對(duì)以液體為流體的微

2、流體驅(qū)動(dòng)-控制分辨率高，且具有裝置結(jié)構(gòu)簡單、適用性廣等優(yōu)點(diǎn)。本文基于微流體脈沖驅(qū)動(dòng)-控制技術(shù)研制了雙通路微分配系統(tǒng)，并進(jìn)行了微分配基礎(chǔ)及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究，取得成果如下:
　　研制了雙通路微分配系統(tǒng)，系統(tǒng)由液滴發(fā)生裝置、精密工作臺(tái)、噴頭裝夾及調(diào)節(jié)裝置和控制系統(tǒng)等幾部分組成。其中，液滴發(fā)生裝置是實(shí)現(xiàn)試劑微量分配的核心裝置，具有實(shí)現(xiàn)微噴嘴內(nèi)液體的壓力調(diào)節(jié)、液體驅(qū)動(dòng)-控制和微噴嘴的裝夾等功能。運(yùn)動(dòng)控制、波形、點(diǎn)陣、圖形等參數(shù)信息通過控制系統(tǒng)的

3、上位機(jī)界面及串口通信發(fā)送至下位機(jī)，下位機(jī)采用FPGA內(nèi)置的NiosⅡ軟核作為處理器，可發(fā)生兩路任意驅(qū)動(dòng)波形，通過協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)精密工作臺(tái)步進(jìn)電機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)雙通路的并行、圖形化、高精度的微分配。
　　以甘油水溶液為介質(zhì)進(jìn)行了微分配基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究，探索系統(tǒng)參量（包括:驅(qū)動(dòng)電壓，驅(qū)動(dòng)頻率，微噴嘴內(nèi)徑，分配液體粘度，分配距離）對(duì)分配量和分配穩(wěn)定性的影響，分配液體粘度可達(dá)38mPa·s，分配體積小至皮升級(jí)，在驅(qū)動(dòng)電壓為20V～80V的條件下分配體積

4、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均小于1.74％，分配穩(wěn)定性好。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為微分配應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究提供實(shí)驗(yàn)方法和系統(tǒng)參量的選擇依據(jù)。
　　進(jìn)行了微透鏡陣列制作應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究，將UV光學(xué)膠水按需分配到鍍有疏水化薄膜的玻璃基板上，再經(jīng)過紫外光固化形成微透鏡陣列，制備了15×15微透鏡陣列，直徑相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.64％，焦距均勻性誤差為1.7％，所成的實(shí)像清晰。使用該系統(tǒng)制備聚合物微透鏡制作過程簡、成本低，分配精確，材料適用性較好。
　　進(jìn)行了制備具有