提出了超微量液体化学分析仪的设计方案.在分析仪样机上进行了驱动波形、频率等可变参数的液体流动实验.实验显示单脉冲最小分析剂量可以接近nL级.实现了超微量液体化学分析的数字化控制.

该文提出了微系统的定义,指出了它区别于宏系统、微电子系统的特点及这些特点对微成形技术的影响.分析了作为现阶段微系统主流制造技术的微电子IC工艺的优缺点;评述了LIGA、DRIE、微浮雕、RPM 4种3维微成形法;指出了如何将其组合以适应微光学系统、微流体系统、微机构等商品化的配套需要;提出了微系统中值得研究的若干课题群.

快速成型技术是光学、电子、材料、计算机等多学科集成的高新技术。研制的台式快速成型装置具有体积小、成本低的特点，其制造成本及运行成本仅为同类国外产品的1/10～1/20。论文主要论述了该装置的光学系统设计过程。在首先确定光学系统设计准则的基础上，通过几种类型的光源比较，选择性价比高的紫外灯，并实现了计算机对紫外灯的自动控制，如光的开启、关闭、能量调节等。该光学系统采用椭球镜及圆锥面透镜等使光束聚焦耦合入光纤，在锥度光纤输出端，光束经扩束、准直、聚焦、滤除杂散光后照射在液面处，由计算机控制的工作台带动光纤，实现零件的自动加工。设计的光学系统成本低，光束质量高，性能稳定。

为了解决拉针器国产化的问题,设计出温度、拉力、拉伸速度等参数可变的试验机.以国产玻璃毛细管为拉制原材料,进行了基于方差分析基础上的4组加热温度、拉力、拉伸速度的不同配置的系列实验,分析了在毛细玻璃管拉伸预拉力在1 280～1 310 g强度允许范围内变化及加热温度对针的长度影响,在试验机上进行了用于微流量分析的圆形玻璃微管道拉制试验,研究了拉伸行程及加热温度对微管道内径的影响,实现了仪器的性能多样化.最后提出了拉针器商品化的设计方案.

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。

评述微系统的３维成形、空间运动机构制作和微作业技术。提出了微系统的定义，提出了它区别于宏系统、微电子系统的特点及这些特点对上述３个技术的影响。评述了ＬＩＧＡ、ＤＲＩＥ、ＥＤＭ、微浮雕、折叠法、ＲＰＭ６种３维成形法，并指出如何组合它们以适应激光学系统、微流体系统、微机构等商品化的配套需要。评述了微运动副的制造方法、带弹性变形件及柔性变形件的微机构设计原理和制造方法，并对它们的选择原则提出建议。评述了

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微系统整体制造工艺。

介绍了一种基于压电驱动的数字化微喷射技术。利用逆压电效应,对压电驱动器施加周期性电场,使与之固连的微管道固壁产生周期性运动,固壁边界层内的流体随管壁一起运动,并通过粘性力将运动传递,带动微管内部流体一起运动,实现了微流体的驱动。以粘性不可压缩流体运动的纳维-斯托克斯方程为基础,得到了压电驱动微管道内流体的运动控制方程及其解;在此基础上分析了形成微喷射的原理。对微喷射进行了实验研究,喷出的液体量微小、可控,且适用不同流体的喷射。

讨论了细胞微针内流体特性对细胞定量注射的影响,对不同尺寸的微玻璃针进行了临界喷射流动状态和流动特性的实验研究,取得了微玻璃针临界喷射状态的几何条件及能量条件等实验数据.实验结果表明,微玻璃针在临界喷射状态下实验数据符合流体静力学理论,在流动状态下实验数据与宏观尺度下流体动力学理论有偏离.