试剂分配技术是一种流体分配技术,其在快速成形、生物制造、(微)电子封装技术、微光学元件制造等领域有着广泛应用。目前在工业试剂分配(点胶)中,时间——压力式(接触式)应用广泛,但其不适合复杂的分配环境和快速化、微量化的任务需要。利用压电陶瓷材料作为驱动源的按需喷射方式(Drop on Demand,DOD,一种非接触式试剂分配方式)能较好地解决上述问题,而且能实现数字化驱动,具有较大的应用前景。本文设计了一种具有单个液滴喷射产生和视觉检测液滴体积功能的压电驱动试剂分配系统。使用LABVIEW控制信号发生器和相机拍照,信号发生器发出信号控制压电陶瓷片的变形,带动腔体产生带速度的液滴,实现低粘度液体试剂的按需分配;相机对空中的液滴拍照,处理图像后获得空中液滴的体积,实现液滴体积检测。首先,综述了试剂分配技术(包括接触式和非接触式)的国内外现状,分析了其优缺点;设计了含有喷射单元、供液单元、压电信号控制单元和视觉检测单元四个单元的压电喷射式试剂分配系统,能实现单个试剂液滴喷射和下落液滴的实时监测的功能。其次,根据液滴生成的相关理论,使用COMSOL软件对从压电材料接收信号到喷射液体的过程进行了仿真分析,按因果和时序将整个过程分为激励过程、传递过程和响应过程三个子过程,分别进行仿真。同时对压电信号、腔体锥度、针头直径和液体粘度四个影响因素进行仿真分析,探究不同条件下试剂分配系统的针嘴末端的速度场或者液滴形貌。最后,使用搭建的试剂分配样机平台进行实验研究,选取易于操作的压电信号、初始背压、针嘴直径和液体粘度四个影响因素,以水、甘油等液体进行实验。实验结果表明:本装置适用于分配约1-80cps低粘度的液体,单次分配的最小液体体积约为8纳升(纯水实验),压电信号、初始背压值、针嘴直径、液体粘度均影响液滴体积。