基于形狀記憶合金驅(qū)動的微流控系統(tǒng)進(jìn)樣裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、微流控芯片作為一種新的微型分析平臺，在高效篩選、環(huán)境檢測、臨床檢測、空間生物學(xué)、高效DNA測序等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。而微流控系統(tǒng)進(jìn)樣裝置是實(shí)現(xiàn)微流控芯片系統(tǒng)中微流體控制的必要裝置，其核心技術(shù)是驅(qū)動器。目前，普遍采用的基于靜電、壓電、熱和步進(jìn)電機(jī)等傳統(tǒng)驅(qū)動方式的自動進(jìn)樣裝置都有一定的局限性，存在著加工、集成困難，難以準(zhǔn)確控制進(jìn)樣、出樣速度等缺點(diǎn)；或者裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積、重量大，不利于微型化、成本高等弊端，難以滿足應(yīng)用要求。因此，嘗試采

2、用新的驅(qū)動技術(shù)，研制一種綜合性能更加優(yōu)良的進(jìn)樣裝置，將是解決上述問題的有效途徑。而形狀記憶合金作為一種新型的功能材料，集傳感、驅(qū)動于一身，具有效率高、原理簡單、結(jié)構(gòu)簡潔緊湊等優(yōu)點(diǎn)，在驅(qū)動器應(yīng)用方面極具潛力。
　　 鑒于此，本課題探索性地研制基于形狀記憶合金驅(qū)動的微流控系統(tǒng)進(jìn)樣裝置，提出了利用其雙程記憶效應(yīng)和單程記憶效應(yīng)達(dá)到驅(qū)動目的的兩種不同方案，并基于Pro/ENGINEER軟件平臺分別設(shè)計(jì)了裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)。同時(shí)，根據(jù)應(yīng)用要求設(shè)

3、計(jì)確定了雙程形狀記憶合金彈簧、單程形狀記憶合金彈簧及偏置彈簧等驅(qū)動器的參數(shù)指標(biāo)。此外，設(shè)計(jì)了熱機(jī)械訓(xùn)練裝置，采用形狀記憶與超彈結(jié)合循環(huán)的方法對形狀記憶合金彈簧進(jìn)行了恒定負(fù)載和變化負(fù)載條件下的雙程形狀記憶效應(yīng)的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，但獲得的雙程記憶合金彈簧的驅(qū)動能力尚不能滿足進(jìn)樣裝置的驅(qū)動要求，因此，最終采用了單程形狀記憶彈簧結(jié)合偏置彈簧的驅(qū)動方式實(shí)現(xiàn)了進(jìn)樣裝置樣機(jī)。并對其進(jìn)行了簡單的進(jìn)樣、出樣測試，同時(shí)基于LabVIEW軟件平臺編寫了控制程序?qū)M(jìn)樣

4、裝置進(jìn)行了簡單的控制測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的基于形狀記憶合金驅(qū)動的微流控系統(tǒng)進(jìn)樣裝置能夠?qū)崿F(xiàn)自動的進(jìn)樣、出樣，且能夠?qū)M(jìn)樣速度、進(jìn)樣量等參數(shù)進(jìn)行簡單的控制。
　　 通過以該進(jìn)樣裝置的研制為例，對形狀記憶合金驅(qū)動器的設(shè)計(jì)、雙程形狀記憶效應(yīng)的訓(xùn)練方法等共性技術(shù)問題的系統(tǒng)探討，一方面證明了利用形狀記憶合金來驅(qū)動微流控系統(tǒng)進(jìn)樣裝置的可行性，為以后進(jìn)一步研究精確控制該進(jìn)樣裝置奠定了基礎(chǔ)，另一方面也為基于形狀記憶合金的其它應(yīng)用開發(fā)提供了