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随着微生物化学和微机电(MEMS)系统技术的发展,微冷却、显微注射、微滴喷射、微流动系统等微流体控制检测技术成为国内外研究的热点,这些技术要求能对微流体进行精确检测和准确控制。因此开展离散化微滴控制与检测系统技术研究具有非常重要的理论意义和实用价值。
本论文课题得到广东省科技计划项目“超微量基因注射检测装置开发”(项目编号:2003812002)的资助,目的在于解决超微量微滴检测技术的难题,并在此基础上进行微滴实现和检测技术的研究。
论文中首先阐述了本课题的研究背景和意义,结合了大量国内外文献详细介绍了当前国内外微滴控制和实现技术的现状及发展并对此做出了评述;本课题提出了基于原子力显微镜(AFM)的悬臂感应喷射微滴量的检测方法,可以实时检测喷墨头产生的离散微滴量。通过原子力显微镜将微滴量精确地转换成微位移的变化量,借助于原子力显微镜的高精度检测技术测量该位移量,就可以间接地完成微滴量的测量。
基于原子力显微镜(AFM)的实时可控微滴检测系统,对微载荷变化十分敏感,同时也容易受外界扰动的影响,提高信噪比是其关键问题之一。本论文分析了在一定长度范围内,悬臂长度对系统信噪比有比较大的影响,而且通过对比实验验证了本课题的推论。通过选用气泡式喷墨打印技术作为本课题合适的实现离散化微滴的方法,设计了利盟喷墨头17G0060的驱动放大电路,为本课题的检测方法提供了前提条件。另外,论文还分析了在微滴检测领域外界噪音对原子力显微镜(AFM)信号的相应的影响,并对液体减振系统进行了改进和实验验证。最后研究讨论了原子力显微镜(AFM)在微滴量转化为压电陶瓷的电压量的过程,实现了微克级的微滴检测实验,根据悬臂弹性系数计算出了微滴量。实验表明,基于AFM的实时可控微滴检测系统能够有效实现微滴量检测。