MicroFab公司在超微液滴發(fā)生領域有著顯著的優(yōu)勢，能夠精確生成含有微量有效物質(zhì)的液滴，并將液滴快速噴射到加熱器上，生成超低濃度的氣霧，已經(jīng)大量應用于有毒有害，爆炸性物質(zhì)的探測領域。美國國家標準與技術研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）已使用MicroFab設備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)評估了基于噴墨技術的氣霧發(fā)生器對幾種炸藥（RDX，TNT和PETN）提供的潛在范圍，并表明濃度幾乎可以連續(xù)變化，從0到萬億分之幾百。
在高精敏感儀器的校準和測試方面，發(fā)生精確的超低濃度氣霧是主要難點之一。MicroFab公司在超微液滴發(fā)生領域有著顯著的優(yōu)勢：（1）能夠精確生成含有微量有效物質(zhì)的液滴；（2）將液滴快速噴射到加熱器上，這項技術可用于多個產(chǎn)生低濃度氣霧的系統(tǒng)：生物醫(yī)學（氣味氣霧）、傳感器測試和校準（爆炸性氣霧）以及娛樂和虛擬現(xiàn)實（香氣氣霧）。在"9·11"事件后，發(fā)現(xiàn)極低水平的非法物質(zhì)（化學，生物制劑以及爆炸物）已成為美國聯(lián)邦、州和地方政府機構(gòu)的優(yōu)先事項。機場、邊境口岸、聯(lián)邦大樓、港口、大使館和高度安全區(qū)域都需要檢測微量上述材料。這些地區(qū)已經(jīng)部署了數(shù)以萬計的跟蹤探測器。軍事爆炸物（如TNT、RDX、PETN、HMX）是**重要的一類非法物質(zhì)，也是目前各種微量檢測方法所針對的最重要目標?！案櫃z測 - 檢測**少量的爆炸物 - 識別與爆炸物接觸的人或物品”是現(xiàn)有檢測非法物質(zhì)的常用方法。下面介紹一些較常用的檢測方法。檢測識別爆炸物產(chǎn)生的氣霧特征，其主要問題是，在環(huán)境溫度下，高爆炸物的氣霧壓力或濃度*低。爆炸性氣霧在25°C空氣中的濃度在千分之一到萬億分之一或者更低。因此，檢測儀器要么必須對大量空氣進行采樣，要么具有較高的靈敏度，通常后者選項**。除了使用警犬的微量檢測外，檢測方法可分為：分離檢測法（氣相色譜 - GC， 高性能液體色譜 - HPLC，毛細血管電泳 - CE），離子檢測法（質(zhì)譜 - MS，離子移動光譜 - IMS），振動光譜法（紅外吸收，拉曼散射等），紫外/可見光法（熒光聚合物，顏色反應），免疫化學傳感器，或電化學傳感器等。同時還可以將多個傳感器并入單個"電子鼻"中。從對當前市場上可用系統(tǒng)的分析來看，IMS 跟蹤方法是**常用的。在上述各種方法中，氣霧檢測是最實用和最準確的檢測方法，尤其是在靈敏度的提高之后。發(fā)生已知爆炸濃度氣霧的現(xiàn)有系統(tǒng)是基于從固體炸藥中提取的微量氣霧。這些檢測系統(tǒng)*大，對小型化的視角*小，動態(tài)范圍也*小。MicroFab的系統(tǒng)可輕松縮小尺寸，并作為模塊化組件制造，可納入定期自動校準的跟蹤檢測系統(tǒng)中。通過產(chǎn)生已知濃度的爆炸性氣霧，氣霧發(fā)生器提供了驗證現(xiàn)場系統(tǒng)檢測極限及重新校準的手段。IMS是用于氣霧微量檢測的***的技術之一，但它對天氣或海拔壓力的變化*敏感。MicroFab生產(chǎn)的氣霧發(fā)生器可用于在各種操作和環(huán)境條件下重新校準IMS系統(tǒng)。
氣霧發(fā)生器的另一個用途是各種儀器之間的比較。目前，在儀器的靈敏度方面，**可用的信息來自制造商。每個制造商使用不同的方法來確定和報告其儀器的靈敏度。為了能夠比較來自不同制造商的跟蹤探測器的靈敏度，基準儀器和測試程序是必要的。于是需要開發(fā)出便攜式的，濃度**低的氣霧源的校準設備是必要的，因為部署在現(xiàn)場的大量氣霧痕跡探測器是固定的?，F(xiàn)有技術不是*精確，不能輕易小型化。NIST使用MicroFab微懸浮器的數(shù)據(jù)來評估采用噴墨微懸浮器的氣霧發(fā)生器為幾種炸藥（RDX、TNT和PETN）提供的潛在范圍，并表明濃度幾乎可以連續(xù)變化，從0到萬億分之幾百。此范圍不僅涵蓋當前的檢測限制，還將涵蓋未來新開發(fā)的探測器靈敏度的改進。由于范圍內(nèi)的氣霧水平可以精確控制，因此建議的氣霧發(fā)生器將能夠量化開發(fā)新的檢測方法或改進現(xiàn)有檢測方法的中間步驟。| 用于傳感器校準的氣霧發(fā)生器的優(yōu)點對于基于HPLC的檢測系統(tǒng)，來自于精確標準和**標準。在某種程度上，這些標準可用于氣霧跟蹤探測器，方法是將已知數(shù)量的此類解決方案管道輸送到基材上，然后使用這些樣品。此方法的問題與分配的精度和動態(tài)范圍有關。
另一種選擇包括粒子標準。但是，這些對于檢測限制**低的氣霧探測器效果不是*好。在NIST看來，氣霧發(fā)生器比固體顆粒采樣具有顯著優(yōu)勢，尤其是在靈敏度提高的情況下。此外，使用爆炸性顆粒產(chǎn)生氣霧的系統(tǒng)相當復雜，無法小型化。
| 基于噴墨的氣霧基因系統(tǒng)具有以下主要優(yōu)勢
高精度：噴墨產(chǎn)生高度可重復的液滴，可通過聚集產(chǎn)生更大的體積。
連續(xù)變化：從此應用的角度來看，單個滴（20-200pL）的極小尺寸幾乎會產(chǎn)生總（累積）量的連續(xù)變化。
集中范圍：基于噴墨微懸浮器的氣霧發(fā)生器的動態(tài)范圍從幾乎為零（相當于幾滴）擴展到每萬億分之幾百。低端分辨率可以通過使用含有敏感物質(zhì)的稀釋溶液進一步增加。
數(shù)據(jù)驅(qū)動：壓電分配器由電動驅(qū)動，可從數(shù)據(jù)文件進行控制。這使得噴墨氣霧發(fā)生器易于適應自動測試，并可能用于自動校準。
多種解決方案/爆炸物：噴墨氣霧發(fā)生器可輕松適應多種解決方案。包含解決方案的墨盒可以全部加載到系統(tǒng)中，操作員（或自動校準程序）可以在它們之間進行選擇。
尺寸：擬建的氣霧發(fā)生器可以采用現(xiàn)場固定系統(tǒng)所需的便攜式格式進行開發(fā)。該系統(tǒng)可以進一步小型化，并可能作為模塊化組件加入氣霧痕跡探測器。
自動校準：氣霧發(fā)生器的模塊化部件可以并入氣霧跟蹤探測器中。由于其數(shù)據(jù)驅(qū)動性質(zhì)，噴墨氣霧發(fā)生器可與探測器部分集成，進行自動校準。
MicroFab擁有與基于噴墨的微懸浮系統(tǒng)和微懸浮設備合作的豐富經(jīng)驗。其中一個系統(tǒng)是在美國國立衛(wèi)生研究院（National Institute of Health）的資助下開發(fā)的，它使用微懸浮裝置來量化人類的嗅覺閾值。由于嗅覺大腦中心是最早受阿爾茨海默氏癥等神經(jīng)退行性疾病影響的中心之一，因此提高嗅覺閾值是一種可能的早期診斷方法。開發(fā)的數(shù)字嗅光計使用MicroFab制造的壓電分配器，生產(chǎn)100滴苯乙基酒精（玫瑰）香味。這些液滴被沉積在加熱器上，加熱器使溶液蒸發(fā)，并將氣霧云呈現(xiàn)給患者的鼻子。
▲ 圖1 MicroFab設計的氣霧發(fā)生器▲ 圖2 放置在NIST的MicroFab的氣霧發(fā)生器資料來源：美國MicroFab公司
