微流控芯片作为生物芯片的发展前沿,是当前微全分析系统(μ-TAS)发展的重点。它具有快速、高效、低耗等优点,在生物学、高通量药物合成筛选、疾病诊断等众多领域应用具有广阔的前景。微型功能器件以及对外接口器件在微流控芯片上的应用,加快了微流控芯片实现产业化、商品化的进程。自动微装配系统是实现微型功能器件,对外接口器件与微流控芯片装配的关键设备。 本文综述了微装配技术产生、发展、国内外的研究现状以及微装配技术存在的问题和难点,对微流控芯片的装配设备及装配中的问题进行了研究,完成了如下几个方面的工作: 1.本文采用“自上而下”的方式设计微装配系统。系统除了必备三维工作平台、显微镜和微夹持器外,由于装配中需要粘接,系统还包括自动点胶系统和紫外固化光源。根据微流控芯片装配特点,采用模块化和面向对象的设计思想,设计了微装配系统的系统软件。实现了对三维工作台、自动点胶系统的高精度控制。 2.分析了微流控芯片与毛细管各自特点,并对紫外固化技术进行了阐述。进行了“轴插孔”、紫外光照、粘结等一系列试验,确定了胶体注射时间、紫外光照时间等工艺参数,并对紫外光照时间和强度对芯片材料(PMMA)的影响进行了研究。 3.对毛细管与微流控芯片联接实验中存在胶体堵塞毛细管的问题进行了深入的研究,提出了增加胶体粘度的方法解决问题,并通过了实验的验证。 4.针对高精度位移、压力控制过程中存在非线性摩擦影响控制精度的问题,本文采用了脉冲对位移和压力控制的方法。在实验设备上,对于不同的矩形脉冲产生的位移、压力等进行实验研究,建立了脉冲形状与位移、脉冲形状与压力关系的模型。