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图 5.1 三文精密工作台人机操作界面30
图 5.2 下位机软件流程图..34
图 6.1 三文精密工作台及其控制系统实物图40
图 6.2 三文精密工作台运动精度调试及标定示意图41
图 6.3 X轴调试过程中工作台运动显微照片41
图 6.4 Y轴调试过程中工作台运动显微照片42
表 2.1 三文精密工作台的设计指标7
表 4.1 步进电机参数....26
表 5.1 二文运动通信格式..28
表 5.2 Z 轴运动通信格式...29
表 5.3 MSComm控件主要属性设置..30
表 6.1 速度参数与实际运动速度对应关系....42
1.绪论
1.1.基因芯片点样技术
1.1.1.基因芯片
基因芯片(genechip)（又称 DNA 芯片、生物芯片）的原型是 80 年代中期提
出的，是将生命科学研究中所涉及的不连续的分析过程（如样品制备、化学反应
和分析检测） ，利用微电子、微机械、化学、物理技术、计算机技术在固体芯片
表面构建微流体分析单元和系统，使之连续化、集成化。
1.1.2.基因芯片点样技术
基因芯片技术发展于20世纪90年代， 是一种能够对大量遗传信息进行快速、
高通量、并行检测的多学科交叉技术[1]
，在生物检测、医学检验和药物筛选等[2-6]
众多领域得到了广泛应用。制备基因芯片的主要设备是基因芯片点样仪。
根据芯片制备方式，基因芯片可分为高密度的原位合成芯片和中、低密度的
DNA 微阵列两大类。在实际临床诊断及军事、司法应用中，大多情况下只需要
简单灵活、速度快、成本低、易于操作、质量可靠的中、低密度 DNA微阵列制
备技术。
中、低密度微阵列点样技术分为接触式和非接触式两种，由于非接触式点样
具有样品点定量准确、重现性好等优势，被作为主要点样技术采用。现有的非
接触式点样技术按照驱动方式可分为气压驱动、热空气驱动、静电驱动、容积
式压电驱动和压力驱动等。
气压驱动技术是以 Jens Ducree 等人提出的 TopSpotTM 技术，以及 Peter
Koltay等人提出的一种基于Si 的 DWPTM（Dispensing well plate）系列样品分配
装置为代表。气压驱动具有操作简便、制备工艺简单等优点，但存在着外接驱动
设备庞大，无法与微喷阵列芯片集成的问题；同时由于气压大小无法精确控制，
以及在喷射的过程中会产生负压，从而使微喷头内部产生气泡影响喷射质量。
热空气驱动技术[7]
虽然已成功应用到打印机技术中，但其制作工艺过于复
杂，同时长期发热会影响生物样品活性，因而大大限制了其在生物领域中的应用
前景。静电驱动是通过静电力使液体腔膜片发生形变，驱动液滴微喷射。静电驱
动的制造及装配工艺都比较复杂。
容积式压电驱动技术[8-9]
的关键组成部分是液体腔，且液体腔的一侧或两侧
由压电陶瓷片组成。 工作时， 压电陶瓷片在外加电场的作用下， 做厚度切变振动，
从而改变液体腔的体积，同时产生一个足够大的沿喷孔方向的正压力波，该压力
波足以克服喷孔内壁黏附以及表面张力，使液体从喷孔中喷出。容积式压电驱动
的微喷嘴多采用 MEMS 技术制作而成，结构复杂，成本较高。同时，该方法对
喷射液体的物理性质要求较高，难以喷射黏稠度较大的液体。通常的解决办法是
对微喷嘴腔体进行加热，但会造成点样液变性，所以对热敏感的样品无法进行点
样。压力驱动机理与容积式压电驱动相似。
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