摘要：为了解决Teflon脉冲等离子体推进器存在的性能低、有污染等问题,设计了以水为工质的脉冲等离子体推进器系统,并研究了它的主要工作指标的能量阈值。分析了水工质脉冲等离子体推进器系统的放电类型形成条件及原因,通过放电电压和电流测试实验,对工作能量阈值进行了实验研究,得到了稳定运行能量对应的储能电容值。实验结果表明:在足够高的电场强度和足够大的触发电流下,才能产生保证稳定工作触发概率的初始等离子体;而水工质脉冲等离子体推进器的正常工作能量范围由储能决定,与储能电容的容值不相关。研究结果为发展无污染、性能高、具有广适性的低功率水工质脉冲等离子体推进器打下了一定的基础。

摘要：微流体数字化技术利用压电陶瓷驱动器产生的脉冲惯性力来驱动和扰动微流体,实现了微流体的均匀离散和微喷射,具有数字可控性。由此设计了一种数字化微化学反应器,对不同微管道内的流体利用数字化微喷射,实现试样与试剂微液滴间的混合反应。该微化学反应器由玻璃微管道拉制仪拉制的微管道进行粘接组合而成,内部无可动件,无需复杂的微加工技术,结构简单,制造成本低。进行了氢氧化钠溶液和酚酞溶液的混合反应实验,实验证明该化学反应器可以用于微化学反应。

摘要：为提高液滴微喷射的喷射效率和粉体微喷射的喷射方向性,选用普通硼硅酸盐毛细管和石英玻璃管为原材料,基于稳定的拉制和锻制工艺,设计并制作了直列式组合微喷嘴和同轴式组合微喷嘴。在基于微流体数字化的微喷射实验平台上,利用4×2直列式组合微喷嘴单次喷射得到了形状规则、圆整,大小均匀,无卫星液滴的液滴阵列,液滴平均直径为180μm;相对于单微喷嘴,直列式组合微喷嘴提高了单次微喷射的效率。另外,进行了粉体微喷射实验,相对于单微喷嘴,同轴式组合微喷嘴在相同驱动条件下,出射角由33°减小至10°,成形粉线的宽度由450μm降低至300μm。结果表明,同轴式组合微喷嘴中的辅助喷嘴有效地约束了主喷嘴出射的粉体流动,粉体喷射的方向性有显著提高。

摘要：针对流式细胞术的核心之一——单细胞的液流驱动系统,提出了基于微流体数字化驱动-控制技术实现单细胞排列及输出的方法,分析了单细胞流的驱动机理,通过对流动室施加数字化可编码的高频驱动脉冲,细胞从连续的鞘液流中分割成单细胞流输出。设计了一种流式细胞仪核心部分石英微流动室,并采用石英玻璃精细加工而成。进行了人体外周血淋巴细胞的驱动实验研究,可通过荧光显微镜实时观测微通道内的单细胞流动情况,方法简单,操作方便。

摘要：研制出一种新型的基于微流体数字化技术的数字化无阀微泵,并对无阀微泵的泵送性能进行实验研究。该微泵泵送出的液体量微小、可控,可达纳升级。针对不同粘度液体,改进驱控参数,实现了连续流、离散流的泵送。实验验证了设计原理的正确性。

摘要：为了获得具有良好微流动特性的圆截面微流体器件,并构建二维裸微结构微流体管道网络,设计了玻璃三通微流体管道热流变拉制仪。在三通微管道拉伸成形过程中,变形区热软化后的V形玻璃毛细管,可在冷却过程中一次性拉制成三通微管道,储液池在拉制过程的同时成型,并与三通管光滑连接。拉制仪可实现等内径和不等内径拉伸。通过对加热时间、拉伸行程和玻璃材料分配系数的调节,可以控制三通微管道各项参数。制备出了内径为67、32和20μm的圆截面三通微管道。它的三根微管道在三通结点处光滑连通;由于表面张力成型,微管道具有较高的表面质量。最后,以三通微管道和一维玻璃微管道为基础单元,组建了微流体管道网络。

摘要：为辅助对患肢进行高强度标准化康复训练工作,研制了一种基于外骨骼原理的可穿戴式4自由度上肢康复机器人.该康复机器人可实现肩关节水平方向外展/内收、竖直方向上摆/下摆和旋转运动以及肘关节的屈/伸运动.首先根据康复医学原理确定出人手臂各关节的运动角度范围,并在确保驱动力矩最小的原则下进行结构设计.然后,对各结构进行了运动学与动力学仿真分析,并据此对结构进行优化.最后,设计了康复机器人在连续被动康复运动(CPM)模式下的控制系统.实验结果表明,此结构方便穿戴于人体,机器人的运动自由度与人体运动自由度同轴,能有效地对患肢前、后臂各部位进行支撑和牵引,精确地施加牵引力于上肢的各关节.

摘要：在分析了当前制作微机电系统的几种技术的基础上 ,采用自由度较大的、制作复杂结构能力较强的光造型 (SL )技术。研究过程中在以下方面有所进展与创新 :STL文件纠错、CAD直接切片、固化单元研究、提出与传统机械设计不同的设计思想及方法等。为解决光造型技术在微系统的设计及加工过程中存在的问题提出了以下措施 :在微机电系统设计中采用虚拟现实技术 ;改进制造工艺以提高精度和速度 ;利用多种复合材料制作微零件 ;结合多种微细加工技术研究微系统整体制造工艺。

摘要：微流控系统在很多应用场合需要采用透明材质,针对玻璃材料在加热到半熔融状态时可以塑形,设计了水平式的微流体器件制备仪。样机经实验后,可以制作出微米级的玻璃微针、微管道等器件。该制备仪结构简洁、成本较低、操作简单。

摘要：针对细胞注射中微注射针刺膜速度慢和定位精度差等不足,研制一种基于惯性力与摩擦力交替作用的数字化进退针装置。阐述该装置工作机理,利用压电陶瓷低频振动产生的冲击式惯性力,克服摩擦力产生微进给。建立数字化进退针装置的动力学模型,利用数值方法求解其输入输出响应关系。该模型求解结果在性能试验得到了验证。在小鼠卵母细胞显微注射试验中,对数字化进退针装置进行了应用研究。研究结果表明:数字化进退针装置能够满足显微注射要求,其动力学模型是合理的。